美国科学家实现光伏制氢技术新突破

据外媒报道，科学家们首次研发了一种能够有效吸收阳光的单分子，而且该分子还可以作为一种催化剂，将太阳能转化为氢气，而氢气可作为清洁的燃料替代品，用于燃油汽车。该种新分子可以从整个可见光光谱中收集能量，与目前的太阳能电池相比，可以多利用50%的太阳能。这一发现可以帮助人们摆脱对化石燃料的依赖，转向使用不会对气候造成影响的能源。

该研究团队由美国俄亥俄州立大学(The Ohio State University)化学与生物物理动力学中心主任兼化学教授Claudia Turro领导。Turro表示："我们的想法是利用太阳光子，将其转化为氢气。简而言之，我们利用来自阳光的能源，并将其存储在化学键中，以便日后使用。"光子是阳光的基本粒子，包含能量。

研究人员首次证明，可以从太阳光的整个可见光光谱(包括低能量红外光谱，也是太阳光光谱的一部分，以前很难收集该光谱的能量)中收集能量，并迅速且有效地将其转化成氢气。氢气是一种清洁燃料，在使用过程中不会产生碳或二氧化碳。

Turro表示："该理念得以实现是因为该系统能够让该分子处于激发状态，吸收光子，并存储两个电子，以制造氢气。在一个由两个光子产生的分子中存储两个电子，并合成制氢，这一做法前所未有。"

将太阳能转化为汽车燃料首先需要利用一种机制收集能量，再将此类能量转化为燃料，而转化需要一种称为"催化剂"(能够加速化学反应)的东西，让太阳能转化为氢气等可使用的能源。

以前的研究大多数是尝试收集紫外线等较高能量波长的阳光，再将此类太阳能转化为氢气。Turro表示，少数依靠单分子去收集能量的研究也非常低效，部分原因在于无法从整个可见光光谱中收集能量，而无法做到这一点的原因在于催化剂本身降解得很快。

Turro的研究小组发现了如何用一个分子(元素铑的一种形式)制造催化剂，从而可以损失更少的能量。研究小组找到了方法，可以收集从红外线到紫外线整个可见光光谱的能量。该研究小组设计的系统与之前和紫外线光子工作的单分子系统相比，效率提高了24倍以上。

在该项研究中，研究人员用LED灯照射含有活性分子的酸性溶液，发现制出了氢气。Turro表示："该方法可行的原因是该分子很难被氧化。"

Turro表示，在该研究小组将成果应用于现实世界之前，还有很多工作要完成。铑是一种稀有金属，以铑为原料制造催化剂的成本较高。目前，该研究小组正致力于改进该分子，使其能够在更长的时间段内制造氢气，并致力于利用更便宜的材料制造催化剂。