新的半导体涂层可能为未来的绿色燃料铺平道路

时间：2022-06-01 10:52:29来源：

乌普萨拉大学的一项新研究表明，例如，用于燃料电池或作为化学工业原材料的氢气和甲醇可以利用阳光更可持续地生产。在这项研究中，研究人员开发了一种用于半导体的新型涂层材料，这种材料可能会为在将阳光直射与电力相结合的过程中生产燃料创造新的机会。该研究发表在《自然通讯》上。

乌普萨拉大学化学系教授 Sascha Ott 说：“我们离利用阳光生产未来燃料的目标又近了一步。”

今天，氢气和甲醇主要由石油或天然气等化石资源生产。一种更环保、更气候友好的选择是在所谓的电解槽中使用可持续电力从水和二氧化碳中制造这些物质。这个过程需要施加电压形式的电能。

科学家们设计了一种新材料，通过利用阳光补充电力来降低过程中所需的电压。

为了捕捉阳光，他们使用了与太阳能电池相同类型的半导体。这项研究的新颖之处在于，半导体被一种新的涂层材料覆盖，当阳光普照时，这种材料可以从半导体中提取电子。然后这些电子可用于燃料形成反应，例如氢气的生产。

该涂层是一种“金属-有机框架”——由单个有机分子组成的三维网络，这些有机分子通过微小的金属连接器在亚纳米尺度上固定到位。这些分子捕获阳光产生的电子并将它们从半导体表面去除，否则可能会发生不希望的化学反应。换句话说，涂层可以防止系统短路，从而可以有效地收集电子。

在测试中，研究人员能够证明他们的新设计大大降低了从半导体中提取电子所需的电压。

“我们的研究结果表明，创新涂层可用于提高半导体性能，从而以更低的电力输入要求生产更节能的燃料，”Sascha Ott 说。