韩美联合开发太阳能制氢电极新材料
2018年05月09日 8:40 4223次浏览 来源： 中国有色金属报 分类： 新材料前沿 作者： 罗晔
太阳能制氢技术是利用半导体和催化剂，采用太阳光和水生产氢气的环保技术，随着全球对新再生能源日益关注，甚至被称为“梦之技术”，但是，现有的光电极元件在提高太阳能制氢方面存在一定局限性。近期，韩国亚洲大学教授赵仁宣（音译），美国斯坦福大学教授郑晓琳、韩贤秀（音译），成功开发出一种新型电极材料，可以将太阳能高效转化成氢气。
为了实现太阳能制氢技术的商用化，转化效率必须达到10%以上。但是二氧化钛(TiO2)、氧化铁(Fe2O3)等典型光电极材料的电子空穴复合率较高、导电率低，使得转化效率较低。
研究团队注意到材料晶体结构方向不同导致物理性质的不同，根据这一各向异性，通过调节沉积温度，将现有随机分布的催化剂晶体与表面能最低的电极基板平行，从而调节了物质的固有特性。
研究团队将钒酸铋(BiVO4)这一典型的光电极材料采用激光沉积法沉积于透明电极上部，晶体结构按照特定方向优先定向，从而成功制备了光电极材料。与现有的随机定向光电极材料相比，这种方法制备的光电极电荷输送效率高出了12倍以上，表面催化剂反应效率提高了3倍以上。因此，太阳能和氢气的转化效率提高了16倍以上，达到了理论效率的82%，也是目前全球最高水平。
赵仁宣（音译）表示，这项研究克服了现有材料的局限性，太阳能制氢技术也有望得到长足发展，今后还将继续开展钒酸铋光电极的相关研究。
另外，这项研究得到了韩国科学技术情报通信部和韩国研究财团基础研究业务的支持，相关成果已经刊载国际权威学术杂志。
责任编辑：淮金
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