最新研究能把水變成燃料!

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-一項最新研究顯示,用高通量實驗法就可以更快的驗出製造太陽能燃料的新材料。

-這項研究也發現12個新材料,可用來製造太陽能燃料。這些東西可使太陽能更有效用、更便宜。

水代替燃料

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幾十年來,化石燃料已變成全球各工業的支柱。它們也是人為氣候變遷的最大原因。幸運的是,事情開始改變了,因為化石燃料正在衰退,這都多虧了可再生能源的興起

有最大潛力的替代能源是太陽能。太陽能的另一種版本是太陽能燃料,它是用陽光來將水或二氧化碳變成可燃的化學物質。由於太陽能燃料的成分很充足,它被視為潔淨能源研究的目標。但是不可能只靠陽光催化這些化學反應(例如解水來製造氫),還需要有效加快反應過程的材料。

科學家正在創造實用的太陽能燃料,透過開發低成本、高效用的材料來做光電陽極(photoanode)。光電陽極很像是電池的陽極,它在過程中協助電子流動,進而引發太陽能燃料的生成。這些科學家來自美國能源部的勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)、加州理工學院(California Institute of Technology,Caltech),成功的在兩年內將光電陽極的數量增加到兩倍。

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如今加州理工John Gregoire、伯克利國家實驗室Jeffrey Neaton帶領的研究人員,開發了一種更快的新技術來驗出做光電陽極的新材料,他們還找到12種最棒的材料。他們將研究成果發布到網頁版的美國國家科學院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)。

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高通量技術

Neaton是伯克利國家實驗室的分子鑄造所(Molecular Foundry)所長,他說這項研究能帶動這個領域的研究,不僅是因為它提供改良的技術來找光電陽極,更是因為它使研究者能深入了解新的光電陽極。

Neaton在加州理工的新聞稿中寫:「這項研究結合了實驗和理論,它最重要的地方在於,除了能驗出太陽能燃料的幾種化合物,我們還能了解材料內在的電子結構。」

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為了找到新的光電陽極,研究團隊結合了計算與實驗方法。材料計畫資料庫(Materials Project)中有一些有用的化合物。科學家用美國國家能源研究科學計算中心(NERSC)的計算資源、分子鑄造所的軟體和專業技術,做了幾百次理論計算。一旦驗出光電陽極作用的最佳材料,就該在實驗室測試這些材料了。

科學家在不同情況下使用高通量實驗法來同時測試光電陽極的相關材料。Gregoire說,這是第一次這樣使用此實驗法。

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Gregoire在新聞稿中說:「團隊的最大進展是在最快的速度下,透過理論、有最新高通量實驗的超級電腦來整合最佳的能力。」

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他們找到含有釩、氧的化合物,還發現第三種元素有高可調性的電子結構,這使它們有利於水氧化。

Neaton在新聞稿中說:「重要的是我們能說明它們可調性的由來,並驗出幾種最佳的釩酸鹽光電陽極的化合物。」

這項研究為我們提供更多方法來利用水(世上最充足的資源)作為能源的材料。當研究進展能使我們以低成本、高效率的方法發展可再生能源,政府、投資者、類似上述的團體將會有更充分的理由放棄化石燃料。

參考資料:Phys.org最新科學和科技新聞美國國家科學院的院刊

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來源:Futurism