2008年8月25日
氢将是未来最重要的燃料之一。理想的方法是通过分解水而不是从石油中获得氢。
然而，电解水是一个非常耗能的过程，如果产生电解水所需的电力来自燃烧化石燃料，那么电解水既昂贵又不可持续。光解，即光分解水，是一个很有前途的选择。一个由澳大利亚和美国研究人员组成的团队现在已经开发出一种催化剂，它能有效催化必要的半反应之一，即水的光氧化。正如杂志报道的那样《应用化学》在美国，这种催化剂的核心是一种含锰的复合物，模仿光合作用生物的结构。
电解是发生在电池中的过程的相反:即电能转换为化学能。电解水涉及两个半反应:在阴极，质子(带正电的氢离子)被还原成氢，而在阳极，水被氧化产生氧气。研究人员的目标是利用阳光来进行这个能量密集型的过程。为了实现这一目标，现代太阳能电池的光收集能力必须与有效的光催化剂相结合，以氧化水和还原氢离子为氢气。
迄今为止，光催化分解水的最大障碍是缺乏一种能氧化水的强有力的催化剂。事实上，最著名的催化剂，在可见光照射下能非常有效地氧化水，是一种存在于生物体光合装置中的含锰酶。澳大利亚莫纳什大学的Robin Brimblecombe和Leone Spiccia、澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的Gerhard F. Swiegers和美国普林斯顿大学的G. Charles Dismukes使用这种结构作为他们光催化剂的模型。
所讨论的催化剂是一种锰氧复合物，它有一个由四个锰和四个氧原子组成的立方核，其顶部有辅助的磷化分子。当光的能量导致一个盖层分子从立方体中释放时，催化活性物质就形成了。
然而，锰配合物不溶于水。研究人员通过在一个电极上涂上极薄的Nafion膜克服了这个问题。被安置在这个膜的水通道内，催化物种是稳定的，并有很好的接近水分子。在施加的1.2伏特的可见光照射下导致水的有效电氧化。
这种阳极半电池可以很容易地与催化产氢阴极电池配对。这将产生一个光电电化学电池，从水和阳光中产生纯氢和纯氧。
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