新型光催化劑利用整個可見光光譜有效製造氫氣
俄亥俄州立大學（Ohio State University，OSU）科學家研發出一種新分子，可以從整個可見光譜的範圍中獲取能量，比現行的太陽能電池多吸收多達 50% 的太陽能 ，也能夠將該能量催化為氫氣。
光催化產氫
氫氣被許多民眾視為一種乾淨的燃料，可以在低碳排放的未來驅動汽車。產生氫氣的一種方法是從水中分解，通常是使用電力將水分子分解為氫原子及氧原子。但是，一個可能更簡單及更有效率的方法是透過光催化水解，也就是使用光本身作為能量源來取代電力，從整體製程上移除產生電力的步驟。
然而，目前還沒有人能將光催化製氫的過程商業化。不過，這是一個熱門的研究領域，而 OSU 的科學團隊宣稱發現了目前最有效率的光催化分子之一。
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該分子能使用整個可見光光譜。以前大多數的光催化劑都專注於高能量紫外線波長範圍，這種光催化劑可以從紫外線波段開始捕捉能量，並一路捕捉整個可見光譜到近紅外光範圍，意指它能吸收的太陽能比現行的太陽能電池多 50% 。
根據研究人員的說法，在許多先前的研究中，因為在催化劑中使用了兩種以上的分子，所以失去了效率。原因是電子在這些分子間交換，所以能量就在這些系統中損失。若是使用 OSU 的單分子催化劑，則不會產生這個問題。
新的光催化劑是元素銠（rhodium，Rh）的某種型態。在實驗室中，研究人員藉由對包含此活性分子的酸性溶液照射 LED 光來進行測試，並發現釋放出氫氣。
OSU 化學及生物物理動力學中心（Center for Chemical and Biophysical Dynamics）的主任克勞迪亞·杜羅教授（Claudia Turro）表示：「讓系統得以運作的是，該系統能讓分子處於激發態，在激發態下它能吸收光子，並儲存兩顆電子來產生氫氣。將兩個電子儲存在源自兩個光子的單一分子中，並且一起使用來產生氫氣，這是前所未有的。」
仍具改善空間
不過，在這個分子能在商業上成為產生潔淨燃料的方法之前，仍然有許多問題待解決。其中之一是銠非常稀有且昂貴。杜羅教授表示，研究團隊正嘗試如何用較便宜的材料來建構該系統，並讓系統持續更久。但此研究無疑讓光催化製氫更接近現實一步。
參考資料：
- Blain, L., (2020, January 21). Broad-spectrum solar breakthrough could efficiently produce hydrogen. New Atlas
- Whittemore, T. J. et al., (2020, January 20). Single-chromophore single-molecule photocatalyst for the production of dihydrogen using low-energy light. Nature Chemistry. doi.org/10.1038/s41557-019-0397-4
