一個日本團隊發現了一種更有效的方法，使用常見的鐵鏽通過光催化作用將水分子分解為氫和氧的。圖片：Sashkin7/Depositphotos
東京科學大學的科學家已經將鐵鏽用作有機廢物光輔助制氫的催化劑，發現其產生的氫氣比以前的二氧化鈦催化劑多25倍。
特別是日本和韓國，將氫視為未來的清潔燃料，並正在重組以實現零排放的“氫經濟”，其中運輸行業將主要由燃料電池汽車和燃氫發動機驅動，它們僅排放水作為最終產品。
但是，經濟和可持續的制氫方法尚未真正確定。電解浪費大量能量並消耗淡水。天然氣或煤炭生產會在生產現場釋放大量碳，從而消除了任何可感知的環境效益。數十年來，科學家一直在努力尋求一種廉價、有效和安全的方式來生產氫燃料。實現這一目標的最有前途的方法之一是通過太陽能驅動的過程，利用光來加速（或“催化”）將水分子分解為氧氣和氫氣的反應。
東京理科大學的Katsumata教授及其同事進行的實驗旨在解決在太陽能驅動的氫氣生產中使用半導體催化劑遇到的常見挑戰。作者描述了三個主要障礙。首先是需要催化劑材料適合使用光能。第二個是當前使用的大多數光催化劑需要稀有或“貴金屬”作為助催化劑，它們昂貴且難以獲得。最後一個問題來自實際生產氫氣和氧氣。如果不立即分離，則這兩種氣體的混合物充其量只能減少氫燃料的輸出，而在最壞的情況下會引起爆炸。因此，他們旨在尋找一種不僅可以提高反應效率的解決方案。
利用汞/氙氣燈發出的光，水-甲醇溶液和一種叫做α-FeOOH（針鐵礦，羥基氧化鐵）的鐵鏽形式的催化劑，研究小組發現自己產生的氫比以前的二氧化鈦技術高了25倍。另外一個好處是，這種特殊形式的鐵鏽似乎有助於阻止氫氣與容器中的氧氣重新結合，從而使分離更容易，並避免了潛在的爆炸危險。該構造已經能持續穩定地產生氫氣超過400小時。
該小組的下一個計劃是確切研究氧氣在激活光誘導的α-FeOOH反應中的作用，因為當從反應室中移出氧氣時，系統完全停止工作。儘管這項技術仍然需要分解水（遠不是無限的資源）才能產生氫，但這可能是使用日光的有效方法，而無需任何昂貴的催化劑。
該研究發表在《化學：歐洲雜誌》上。
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