将阳光和水转化为氢燃料的新技术

由DGIST能源科学与工程系Jong-Sung Yu教授团队领导的研究小组成功开发出一种新的催化剂合成方法，可以利用太阳光将水有效地分解为氧气和氢气。由于比现有光催化剂方法更高的效率，预计该方法将促进氢气量的产生。

由于化石能源使用增加引起的空气污染和全球变暖等环境问题日益严重，氢气作为下一代生态友好型能源最近受到关注。因此，正在全球范围内研究如何通过分解水来利用太阳光和光催化剂来制造氢。为了克服仅对紫外线中的光起反应的光催化剂的局限性，研究人员在光催化剂上掺杂了双原子如氮(N)，硫(S)和磷(P)或合成了新的光催化剂，开发了一种能够有效反应的光催化剂到可见光。

在美国加州大学伯克利分校的Samuel Mao教授的团队中，Yu教授的研究团队开发了一种新的H掺杂光催化剂，它通过从二氧化钛制成的光催化剂表面除去氧气，并通过MgH 2的分解将氢气填充到其中。包括可见光在内的长波长能量不能用于现有的白色二氧化钛，因为它具有宽带隙能量。然而，MgH 2还原的发展可以通过氧缺陷诱导和H掺杂来克服这一点，同时能够使用570nm波长的太阳光。

MgH2还原可以通过应用于本研究中使用的氧化钛以及由其他原子如Zr，Zn和Fe组成的氧化物来合成新物质。该方法适用于光催化剂和二次电池等各种领域。在该研究中合成的光催化剂具有比现有白色二氧化钛高四倍的光活性并且不难制造，因此非常有利于氢气的大规模生产。

该研究团队开发的光催化剂的另一个特点是它比现有的用于制氢的二氧化钛光催化剂更能减少带隙，并且可以在70天以上的稳定性下保持四倍的活性。

与现有的光合作用不同，新方法也可以对可见光起反应，克服了氢气产生的限制。随着新型光催化剂的发展，氢气生产的效率和稳定性都会大大提高，这有助于在不久的将来推广氢能。

于教授说：“这次开发的光催化剂是一种比现有的用于生产氢气的光催化剂方法具有更好性能的合成方法。这是一种非常简单的方法，将极大地帮助商业化氢能。随后的研究改进了光催化剂的效率和经济可行性，我们将率先创造一个环境稳定的氢能生产，可以取代化石能源。“