新的半導體涂層可能為未來的綠色燃料鋪平道路

烏普薩拉大學的一項新研究表明，例如，燃料電池的氫氣和甲醇，或用作化學工業的原料，可以利用陽光更加可持續地生產。在這項研究中，研究人員已經開發出一種用于半導體的新型涂層材料，這可能為在將直射陽光與電結合的過程中生產燃料提供新的機會。該研究發表在《自然通訊》上。

烏普薩拉大學化學系教授薩沙·奧特(Sascha Ott)說：“我們已經朝著從陽光中生產未來燃料的目標邁進了一步。”

如今，氫氣和甲醇主要來自石油或天然氣等化石資源。一個更環保，更氣候友好的選擇是在可持續發展的電力條件下，將水和二氧化碳中的這些物質制成電解器。該過程需要施加電壓形式的電能。

科學家們設計了一種新材料，該材料通過使用陽光補充電能來降低過程中所需的電壓。

為了捕獲陽光，他們使用了與太陽能電池相同類型的半導體。該研究的新穎之處在于，半導體被一種新型涂層材料覆蓋，該涂層材料在陽光普照時從半導體中提取電子。這些電子隨后可用于形成燃料的反應，例如產生氫氣。

涂層是一個“金屬有機框架”，一個由單個有機分子組成的三維網絡，這些有機分子被微小的金屬連接器以亞納米級固定在適當的位置。分子捕獲陽光產生的電子，并將其從半導體表面去除，否則可能會發生不希望的化學反應。換句話說，涂層可以防止系統短路，從而可以有效地收集電子。

在測試中，研究人員能夠證明他們的新設計大大降低了從半導體中提取電子所需的電壓。

Sascha Ott說：“我們的研究結果表明，創新的涂料可用于改善半導體性能，從而以更低的電輸入要求實現更節能的燃料生產。”