研究人員打開了經濟上可行的太陽能燃料生產的大門

這是在加州理工學院開發的太陽能燃料催化劑分子結構的球棒模型。藍色代表鐵原子;綠色是鎳;紅色是氧氣;白色是氫。

加州理工學院的研究人員發現，他們說，未來幾年可能會使太陽能燃料在經濟上可行。

多年來，太陽能燃料研究一直致力於開發能將水分解成氫和氧的催化劑，而這些催化劑只能利用太陽光。由此產生的氫燃料可以用來驅動汽車、發電廠和燃料電池。因為燃燒氫氣產生的唯一物質是水，所以大氣中沒有增加碳污染。

2014年，加州理工學院(Caltech)的阿諾德o貝克曼(Arnold O. Beckman)的化學教授哈里?格雷(Harry Gray)實驗室的研究人員開發了一種由鎳和鐵層構成的水分解催化劑。然而，沒有人完全確定它是如何工作的。許多研究人員猜測，鎳層(而不是鐵原子)負責催化劑的水分解能力(以及其他類似的催化劑)。

為了找到答案，布萊恩·亨特(博士，17歲)，瑞斯尼克研究所的前研究員，和他在格雷實驗室的同事們建立了一個實驗裝置，使水的催化劑缺乏。他說:「當你拿走一些水時，反應就會減慢，你就可以對反應過程中發生的情況拍照了。」

這些照片顯示了催化劑的活性部位——水被分解成氧氣的具體位置，並顯示出鐵正在進行水分解反應，而不是鎳。

「我們的實驗支持機制與我們所提議的非常不同，」亨特說。他在2月6日發表了一篇關於可持續能源研究的期刊《焦耳》(Joule)的論文，他描述了這一發現。「現在我們可以開始改變這種材料來改善它。」

格雷說，這一發現可能是該領域的「遊戲規則改變者」。格雷的工作重點是太陽能燃料幾十年。

他說:「這將提醒全世界的人們，鐵對這種催化作用尤其有利。」「如果人們在四到五年內開始使用這些催化劑來進行商業應用，我一點也不會感到震驚。」

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