无碳能源来自太阳能水分解

劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 科学家和合作者正在微调机制来生成氢从水和阳光。

这是光电化学电池分解水的示意图。光阳极 （左） 上的光子的吸收产生电子和空穴的载体。电子将通过对光阴极电路流量和放出氢气 （右图），而孔将进化氧 （左）。图由彼得 Allen/The 研究所分子工程，芝加哥大学

产氢提供可扩展和可持续的无碳能源生产有希望的方法。成功的太阳能燃料技术的关键是高效、 长效、 低成本的光电化学细胞 (PECs)，负责吸收阳光和驾驶水分裂反应的设计。

LLNL 的劳伦斯的家伙 Anh 阅，助理教授袁平从加州大学圣克鲁兹分校 （链接是外部的） 和教授朱利亚加利从芝加哥大学 （链接是外部的） 和阿贡国家实验室 （链接是外部的） （以前 LLNL 科学家） 审查了第一性原理方法，以了解 photoabsorbers、 电解质和催化剂在胸肌之间接口的使用。

构建高效的 PEC 的关键依赖于丰富负责吸收阳光和驾驶水分裂反应的半导体光电极材料的可用性。

“尽管一些突破性的发展和稳定的努力，没有单一的材料尚未找到同时满足要求的效率和稳定所需的商业化 PEC 氢气生产技术，”范说。

团队表明与日益复杂的 PEC 体系结构，了解其元件之间的接口的属性关键预测小说，更好地执行材料并最终优化设备性能。

在此研究中，团队讨论了开放挑战在描述 PEC 接口采用第一性原理技术，专注于他们的结构和电子性质之间的相互关系。科学家们还审查了有关的固-液界面，光电极水的结构和电子性质研究的第一性原理技术和光电极催化剂水接口，打开中的 PEC 接口模拟的理论挑战。