研究人员发现水分解的太阳能潜力

在应对气候变化的斗争中，科学家们一直在寻找用无碳替代品(例如氢燃料)代替化石燃料的方法。

一种称为光电化学电池(PEC)的设备具有通过人工光合作用生产氢燃料的潜力，这是一种新兴的可再生能源技术，利用阳光中的能量来驱动化学反应，例如将水分解为氢和氧。

PEC成功的关键不仅在于其光电极与光反应产生氢气的能力，而且还包括氧气。很少有材料能做到这一点，根据理论，称为钒酸铋(BiVO4)的无机材料是不错的选择。

但是这项技术还很年轻，该领域的研究人员一直在努力制造一种BiVO4光电极，使其在PEC器件中发挥其潜力。如今，正如《小型》杂志所报道的那样，由能源部劳伦斯·伯克利国家实验室(伯克利实验室)和美国能源部能源创新中心人工光合作用联合中心(JCAP)的科学家领导的研究团队获得了重要的新见解。研究可能会发生在纳米级(十亿分之一米)的情况，从而使BiVO4退缩。

“当您制造一种材料，例如钒酸铋之类的无机材料时，您可以用肉眼观察它，就可以假设该材料在​​整个过程中都是均匀且均匀的，”资深作者Francesca Toma说，伯克利实验室化学科学系的JCAP。“但是当您看到纳米级材料的细节时，您突然认为均匀的实际上是异质的，具有不同的性质和化学组成的集合。如果您想提高光电极材料的效率，您需要了解更多关于纳米级正在发生的事情。”

X射线和模拟使清晰的图像成为焦点

在先前的实验室指导研究与开发计划支持下的研究中，托马及其主要作者Johanna Eichhorn在伯克利实验室JCAP实验室使用原子力显微镜开发了一种特殊技术，以捕获纳米级的钒酸铋薄膜的图像，从而了解了材料的特性会影响其在人工光合作用设备中的性能。(Eichhorn，目前在德国慕尼黑工业大学的Walter Schottky研究所工作，当时是伯克利实验室化学科学系的研究员。)

目前的研究基础上该开创性工作，通过使用在伯克利实验室的先进光源(ALS)的扫描透射X射线显微镜(STXM)(HTTPS：//。ALS。LBLGOV /)，同步加速器用户工具，绘制出钒酸铋铋(Mo-BiVO4)制成的薄膜半导体材料的变化。

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