元素百科为您介绍新的纳米技术，使光制氢效率提高两倍。利用光催化剂将水直接分解成氢和氧，被认为是获取氢能的重要途径之一。斯坦福大学材料科学与工程学院崔毅研究小组设计了由钙钛矿太阳能电池驱动的光解水复合系统，可使光解水制氢的转化效率达到6.2%，是普通方法转化效率的三倍。在最近出版的《科学进步》杂志上发表了相关研究成果。
光解水制氢技术面临难题
该研究的主要负责人邱勇才和陈伟博士在接受记者采访时表示，光解水可以看作是一种人工光合作用，即利用光催化剂将水直接分解成氢和氧。然而，光解水制氢长期以来一直面临着转化效率低、光催化剂稳定性差等问题。普通光解水化学池分解水的效率仅为2%左右。
为了提高从光到氢燃料的转化效率，研究小组设计了一种新型的光催化剂纳米结构电极，在导电纳米锥阵列上沉积了具有优异光解水性能的钼和明矾酸铋薄膜，从而大大提高了基于纳米锥阵列的光解水电极的性能。
提高光制氢效率的纳米技术
陈伟表示，与传统光解水电极的平面结构相比，纳米锥阵列结构的电极具有更好的光利用、电荷收集和光限制特性。不仅如此，基于纳米锥阵列的光解水池在一天的不同时间段都会有很好的光利用效果。
此外，为了使性能显著提高的光解水池独立工作，他们设计了一个复合系统，使用太阳能电池直接驱动光解水池。该复合系统的太阳能电池由已知性能最好的钙钛矿材料组成。吸收阳光后，钙钛矿太阳能电池输出的电能可直接用于驱动光解水池分解水，使光到氢的转化效率达到6.2%。
未来，利用钙钛矿太阳能电池光解池的复合系统，光到氢的能源转换效率有望提高到一个新的高度，为获得绿色氢能提供了重要途径。
据报道，论文的通讯作者是清华大学和中国科学院苏州纳米研究所的双聘教授、国家“千人计划”特聘专家张跃刚研究员、斯坦福大学崔毅教授。这项研究也得到了清华大学范守善院士的支持。
