英國(guó)研發(fā)低成本高穩(wěn)定光電極，有助光電解水制氫商業(yè)化

氫燃料可為燃料電池車與家庭提供電力，但當(dāng)今制氫方式仍以化石燃料為主，因此各家廠商都在尋求低成本綠色制氫技術(shù)，而英國(guó)艾希特大學(xué)(University of Exeter)近日研發(fā)新型太陽(yáng)能燃料技術(shù)，有望大幅減少生產(chǎn)成本。

光電化學(xué)(PES)電解水制氫技術(shù)是備受看好的綠色制氫選項(xiàng)之一，但以往科學(xué)人員一直難以找到低成本又符合光電解(photoelectrolysis)熱力學(xué)與動(dòng)力能的半導(dǎo)體材料。

如今該團(tuán)隊(duì)成功利用廉價(jià)且制程簡(jiǎn)易的噴霧裂解法(Spray Pyrolysis)打造全新 p 型 LaFeO3 光電極(photo-electrode )。該光電極是由鑭、鐵與氧納米粒子組成，這種電極會(huì)在電化學(xué)水制氫之前吸收光，團(tuán)隊(duì)認(rèn)為該型態(tài)光電極不僅易于制造，還可以大規(guī)模商業(yè)化。

研究透過氧化鐵鑭(lanthanum iron oxide)來制造半導(dǎo)體材料，為光電化學(xué)電解水制氫技術(shù)提供理想解決方案。艾希特大學(xué) Penryn Campus 校區(qū)環(huán)境與永續(xù)研究所博士生 Govinder Pawar 表示，研究已證明 LaFeO3 光電極擁有理想能帶偏移(band alignment)，不需要外在偏壓(external bias)即可將水分解成 H2 與 O2。

根據(jù)其在《Scientific Reports》資料，經(jīng)研究測(cè)試，LaFeO3 光電極法拉第效率(faradaic efficiency，又稱庫(kù)倫效率)不僅達(dá) 30%，同時(shí)也具有出色穩(wěn)定性，21 小時(shí)測(cè)驗(yàn)后也不會(huì)衰退，適用于水分解制氫技術(shù)，而團(tuán)隊(duì)目前正進(jìn)一步改進(jìn)材料性能，使其能生產(chǎn)更多氫氣。

目前全球約 85% 能源來自于燃燒化石燃料，該團(tuán)隊(duì)則致力于找出替代綠能技術(shù)，Pawar 表示，氫氣是可替代化石燃料能源之一，其能量密度高于化石燃料兩倍之多，更何況氫燃料是零排放能源，唯一排出的成分為水。

太陽(yáng)日照也是地球上最為豐富的再生能源資源，每年可能提供 100,000 太瓦功率，意味著日照一小時(shí)就可滿足全球整年總能源消耗，善加利用對(duì)能源產(chǎn)業(yè)與緩解氣候變遷大有裨益。