新的材料制作工藝將加速太陽能商業化進程

材料牛注：還在抱怨化石燃料的種種弊端？告訴你個好消息，研究人員已經幫你解決這一問題了：新的材料制作工藝將可實現太陽能的生產并加速其商業化進程。

科學家們發現了一系列可用于生產太陽能的新材料。

加州理工學院（Caltech）和勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的研究人員發現了一種可加速太陽能燃料商業化的新工藝，這一進展將可能取代煤、石油及其他化石燃料。

太陽能的生產僅需陽光、水和二氧化碳。科學家們正在探尋氫氣、液烴態等目標燃料，這些目標燃料的形成涉及水的分解過程。

水分子中的氫原子被提取出來并重新組合便可形成極易燃的氫氣，若其與二氧化碳結合則可形成烴類燃料。由此人們將可創造豐富的可再生能源。然而，水分子通過簡單的陽光照射無法發生分裂，這個過程的順利進行還需要一種太陽能催化劑的輔助。

科學家們一直嘗試開發一種被稱為光陽極的低成本高效材料，該材料能以可見光為能量來源分解水。過去四十年，研究人員已經確認了16種光陽極材料。然而一種確認新材料的高效方法直接為新的光陽極材料提供了12條線索。

“在多學科相互交融的世界，理論與實驗相結合是進行研究的根本，”人工光合作用聯合中心（Joint Center for Artificial Photosynthesis）推力協調員及高通量實驗小組（High Throughput Experimentation group）的組長John Gregoire在一份聲明中說道，“雖然發現可制造太陽能的12種潛在光陽極令人很興奮，但現在更需要一種不斷進步的新材料發現途徑。”

伯克利實驗室（Berkeley Lab）Jeffrey Neaton對研究進行解釋。Neaton在一份聲明中說：“這個研究將實驗與理論相結合，其重要意義在于它不僅確認了幾種可用于太陽能應用的新化合物，更使我們從中學到一些關于材料本身基本電子結構的新知識。”

科學家們以前依賴于對個別化合物的繁瑣測試來評估它們在特定應用中的潛在用途。然而，新的過程結合了計算和實驗的方法：首先挖掘材料數據庫里潛在有用的化合物并基于材料性能進行篩選；然后，研究人員可通過高效實驗快速測試出最具潛力的材料。

研究小組對含釩及氧及另外一種元素的174金屬釩酸鹽化合物進行探索。Gregoire的研究表明選擇不同的第三種元素可產生不同性能的材料，并對如何協調這些特性制作出更好的光電陽極進行了探討。

Gregoire說：“團隊所取得的主要進展是將理論和超級計算機計算結果得出的最佳性能與新型高通量實驗結合起來，從而以前所未有的速度產生新知識。”

原文鏈接：Researchers Identify New Materials That Could Yield Solar Fuels.

本文由材料人編輯部丁菲菲提供素材，王旗編譯，雪琰審核，點我加入材料人編輯部。

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