莱斯大学工程师们为绿色氢能技术设定了新标准。

得益于一种将下一代卤钙钛矿半导体与电催化剂集于一体的耐用、高效、经济且可扩展的装置，莱斯大学的工程师们可以将阳光转化为氢气，同时实现了创纪录的转换效率。

这项新技术对清洁能源来说是一个重大的进展，可以作为一个平台，用太阳能采集的电能将原料转化为燃料的化学反应范围广泛。

革命性的光化学反应器设计

阿迪亚·莫希特（Aditya Mohite）的实验室专门从事化学与生物分子工程，他牵头建造了这个集成光化学反应器。该装置设计的一个关键因素是一种防腐屏障，它可以有效地隔离半导体与水的接触，同时不妨碍电子传输。正如一项发表在《自然通讯》上的研究所述，该装置具有令人印象深刻的20.8%的太阳能转化为氢能的效率。

突破光电化学电池的挑战

该设备被称为光电化学电池，因为光的吸收、转化为电能以及电能用于驱动化学反应全部发生在同一个设备中。直到现在，利用光电化学技术生产绿色氢气一直被低效率和高成本的半导体所限制。

所有这类设备都是利用阳光和水产生绿色氢气，但我们的设备非常特殊，因为它具有创纪录的高效率，并且使用了一种非常廉价的半导体。

创新之旅和未来展望

莫希特实验室及其合作者通过将他们极具竞争力的太阳能电池变成一个反应器，利用收集的能量将水分解成氧气和氢气来制造了这台设备。他们必须克服的挑战是卤化物钙钛矿在水中非常不稳定，并且用来绝缘半导体的涂层最终要么破坏了它们的功能，要么损坏了它们。

研究人员的重要发现：需要两层屏障，一层用于阻止水分进入，一层用于在钙钛矿层和保护层之间建立良好的电接触。实验结果是非太阳能聚光光电化学电池的最高效率，并且对于使用卤素钙钛矿半导体的电池整体效果最好。

对于一个历来由成本高昂的半导体所主导的领域来说，这代表着这种设备首次有商业可行性。

研究人员展示了他们的屏障设计在不同反应和不同半导体中的工作效果，使其适用于许多系统。

随着稳定性和规模的进一步提高，这项技术有可能开启氢能经济，并改变人类从化石燃料到太阳能燃料的制造方式。