瑞典科學(xué)家克服重大挑戰(zhàn)，其研究成果或?yàn)殚_發(fā)可持續(xù)的太陽能燃料提供助力。研究人員發(fā)現(xiàn)，利用鐵基系統(tǒng)更高效地利用太陽能，有望為更廉價(jià)的太陽能燃料鋪平道路。
隆德大學(xué)化學(xué)研究員Petter Persson表示：“我們現(xiàn)在能夠揭示此前隱藏的機(jī)制，使鐵基分子能夠更高效地將電荷轉(zhuǎn)移給受體分子，這或?qū)⒂行闷胀ń饘偕a(chǎn)太陽能燃料的最大障礙之一。”
科學(xué)家期望，以燃料形式儲(chǔ)存的太陽能未來能部分取代化石燃料。研究人員稱，生產(chǎn)綠色氫氣等太陽能燃料時(shí)，吸光分子必須將電荷轉(zhuǎn)移到受體分子。若轉(zhuǎn)移不順利，大量能量會(huì)在儲(chǔ)存到太陽能燃料前損失。盡管鐵價(jià)格低廉且環(huán)保，但這一問題導(dǎo)致鐵基系統(tǒng)難以像昂貴的稀土金屬系統(tǒng)那樣高效工作。
利用先進(jìn)計(jì)算方法，研究人員能在分子水平上分析這一過程。研究發(fā)現(xiàn)，由于受體分子通常在電荷轉(zhuǎn)移前就粘附在催化劑上，所以會(huì)損失大量能量。不過，研究人員發(fā)現(xiàn)了意想不到的機(jī)制，受體分子可借助鄰近分子的幫助完成電荷轉(zhuǎn)移。
研究人員認(rèn)為，這能顯著減少能量損失，提高鐵基太陽能系統(tǒng)的效率。Petter Persson補(bǔ)充道：“令人驚訝的是，周圍環(huán)境竟發(fā)揮著如此關(guān)鍵的作用。我們的模擬展示了幾種意想不到的方式，即與鄰近分子的相互作用可以促進(jìn)高能產(chǎn)物的形成。”
科學(xué)家認(rèn)為，這是朝著利用常見金屬生產(chǎn)太陽能燃料邁出的重要一步。該研究展示了如何優(yōu)化電荷分離這一關(guān)鍵的第一步，但在最終生產(chǎn)出成品太陽能燃料前，還需進(jìn)一步研究。Persson指出，這項(xiàng)研究為如何利用鐵等常見金屬更高效地轉(zhuǎn)化太陽能提供了新見解。從長遠(yuǎn)看，這有助于開發(fā)更便宜、更可持續(xù)的太陽能燃料，這是全球能源轉(zhuǎn)型中的一個(gè)重要難題。
太陽能燃料為化石燃料提供了可持續(xù)、可儲(chǔ)存和可運(yùn)輸?shù)奶娲罚诶矛F(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施推動(dòng)交通、供暖和工業(yè)能源系統(tǒng)脫碳方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
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