发现一种更为节能的光电化学催化电解水制绿氢的方法

水 的 分解 过程在太阳能的帮助下进行，从而降低了打破水分子中的化学键以生成氢和氧所需的电能。

以色列的 本 - 古里安大学和以色列理工学院的研究人员研究 找到了一个新的途径，可以加快水的催化 分解 过程，这将大大降低投资的电能成本。

水的分解 过程是由太阳能辅助的，这在科学上被称为光电化学，并降低了打破水分子中的化学键以生成氢和氧所需的电能 。析氧 —— 通常从水中通过化学反应产生分子氧的过程 —— 需要转移四个电子来生成一个氧分子，然后加入两个氢分子来生成水。

水中的氧气是通过氧光合作用进行的，这涉及到水的电解和各种氧化物的热分解。这个生物过程支持有氧生命。当工业上需要相对纯净的氧气时，通过蒸馏液化空气来分离它。

根据目前的模型，这些电子在原子反应位点上按四步顺序一个接一个移动，这使得化学反应在能量上非常困难。

然而， 项目研究团队 在理论和实验上都展示了一种新的范式，即两个电子可以同时在不同的反应位点转移，从而减少氧气生成的能量障碍。最初，他们 对 不符合现有范式的实验 感到不可思议 ，所以 研究团队 开始寻找一种不同的技术。

他们的研究结果发表在《能源与环境科学》期刊上，题为《赤铁矿光阳极中的平行水光氧化反应途径：对太阳能燃料生产的影响》 （“Parallel water photo-oxidation reaction pathways in hematite photoanodes: implications for solar fuel production.”）。

研究人员认为： “ 我们的研究改变了科学界对析氧催化机制的普遍认识，析氧催化是一个核心和重要的反应，它是从水中制氢的瓶颈。通过结合两个不同领域的知识和经验，我们证明了催化反应比人们想象的要复杂得多，我们希望这一新的认识将导致在材料开发和从可再生资源中制造清洁燃料的新工艺方面取得更多突破，以促进向净零排放的过渡。 ”

DOI:  10.1039/d1ee03953a