肯塔基大学和路易维尔大学研制出一种新合金 使光电催化水解制氢成本更廉价
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Jpgcs 于 2011年9月14日 17:50 发表
来自肯塔基大学和路易维尔大学的研究人员目前研究出了一种新的氮化镓—锑合金（GaN-Sb Alloy），其能更方便地利用太阳光将水分解为氢气和氧气，这种新的水解制氢方法不仅成本低廉且不会排放出二氧化碳。借用最先进的理论计算证明，在氮化镓（GaN,gallium nitride）化合物中，2%的氮化镓由锑（Sb,antimony）替代，这样结合而成的新合金将拥有适宜的电学特性。当其浸入水中并暴露于阳光下时，会通过光电化学反应，借用太阳能将水分子中的氢原子和氧原子之间的化学键分开，将水分解为氢气和氧气。
氮化镓是一种半导体，自上世纪90年代以来，其已被广泛应用于制造发光二极管。锑最近几年也越来越多地被用于微电子设备内。而这种氮化镓—锑合金是首个简 单且容易制造的可通过光电反应水解制氢的材料。而且，在光电化学反应中，这种合金是催化剂，这意味着它并不会被消耗，因此可被不断地回收利用，科学家们已 经制造出了这种合金并正在测试其将水解制氢的效率。
领导该研究的肯塔基大学计算机科学中心的Madhu Menon表示：“以前，科学家们利用光电反应水解制氢使用的都是复杂材料。但我们决定另辟蹊径，尝试利用易制造的材料来完成这个任务，并希望将这些材料内的电子排列进行微调，以获得令人满意的结果。”
氢气燃烧时会产生热量，而且副产品只有水，没有污染，因此氢气一直被看成是人类向清洁能源过渡的关键要素。氢气能被用于燃料电池内产生电力，也可被用于内燃机中驱动汽车。另外，氢气在科学和工业领域也有广泛应用。
但要想获得纯净的氢气，科学家们必须通过化学反应利用其他含氢化合物进行制备，现在使用的大部分氢气都由煤和天然气等非可再生能源产生。由煤和天然气等非可再生燃料制造氢气会排放出大量二氧化碳，而最新的氮化镓—锑合金有望将太阳能和水变成经济、环保的氢气来源。
该研究得到了美国能源部的资助，相关研究论文已发表在8月1日出版的物理评论上Physical Review Journal (Phys Rev B 84, 075304)。
引用来源：科技日报 刘霞
