德國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)出將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為氫氣的新型半導(dǎo)體材料

太陽(yáng)能可以被利用來(lái)將水分離成氧氣和氫氣，產(chǎn)生的氫氣是燃料，可使之凝結(jié)，或進(jìn)一步化學(xué)變化后儲(chǔ)存。對(duì)于這個(gè)生產(chǎn)過(guò)程——光化學(xué)電解或是光電解產(chǎn)氫——至今沒(méi)有成熟合適的材料體系。需要的是可以吸收和利用水中光線的半導(dǎo)體，來(lái)為光電解將電荷載體送至材料表面，產(chǎn)出氫氣。理想的半導(dǎo)體自然是硅或是黃銅礦，就如光伏所用的那樣。然而只要將硅或黃銅礦半導(dǎo)體浸入水中，它們便會(huì)立即腐蝕，失去功效。研究人員不得不為此尋找新的半導(dǎo)體材料。這在技術(shù)上是巨大的挑戰(zhàn)。

德國(guó)赫姆霍茨柏林中心的科學(xué)家與聯(lián)邦教研部聯(lián)合項(xiàng)目組“Light2Hydrogen”的合作伙伴一起，新近成功研制出了新型混合材料，即所謂的聚合氮化碳。分析和測(cè)試結(jié)果顯示，該材料具備所需要的性能。

將該材料以薄膜形式疊置于黃銅礦或硅基板上，起光催化作用，可將水中太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)換成氫氣。聯(lián)合項(xiàng)目負(fù)責(zé)人稱，新復(fù)合材料在低pH值的酸性條件下?tīng)顟B(tài)穩(wěn)定，通過(guò)與黃銅礦和硅的混合作用，形成可改善性能的額外電場(chǎng)，有光進(jìn)入時(shí)便產(chǎn)出大量氫氣。由此德國(guó)的科學(xué)家們證實(shí)，將氮化碳薄膜置于黃銅礦或硅之上，可作為光陰極的組成部分用來(lái)產(chǎn)氫。