更節能的光電化學催化電解水制綠氫的方法

水的分解過程在太陽能的幫助下進行，從而降低了打破水分子中的化學鍵以生成氫和氧所需的電能。

以色列的本-古里安大學和以色列理工學院的研究人員研究找到了一個新的途徑，可以加快水的催化分解過程，這將大大降低投資的電能成本。

水的分解過程是由太陽能輔助的，這在科學上被稱為光電化學，并降低了打破水分子中的化學鍵以生成氫和氧所需的電能。析氧——通常從水中通過化學反應產生分子氧的過程——需要轉移四個電子來生成一個氧分子，然后加入兩個氫分子來生成水。

水中的氧氣是通過氧光合作用進行的，這涉及到水的電解和各種氧化物的熱分解。這個生物過程支持有氧生命。當工業上需要相對純凈的氧氣時，通過蒸餾液化空氣來分離它。

根據目前的模型，這些電子在原子反應位點上按四步順序一個接一個移動，這使得化學反應在能量上非常困難。

然而，項目研究團隊在理論和實驗上都展示了一種新的范式，即兩個電子可以同時在不同的反應位點轉移，從而減少氧氣生成的能量障礙。最初，他們對不符合現有范式的實驗感到不可思議，所以研究團隊開始尋找一種不同的技術。

他們的研究結果發表在《能源與環境科學》期刊上，題為《赤鐵礦光陽極中的平行水光氧化反應途徑：對太陽能燃料生產的影響》(“Parallel water photo-oxidation reaction pathways in hematite photoanodes: implications for solar fuel production.”)。

研究人員認為：“我們的研究改變了科學界對析氧催化機制的普遍認識，析氧催化是一個核心和重要的反應，它是從水中制氫的瓶頸。通過結合兩個不同領域的知識和經驗，我們證明了催化反應比人們想象的要復雜得多，我們希望這一新的認識將導致在材料開發和從可再生資源中制造清潔燃料的新工藝方面取得更多突破，以促進向凈零排放的過渡。”