据外国【guó】媒体报道【dào】：为了寻求丰【fēng】富【fù】，可再【zài】生的化【huà】石燃料替代品，科学家们一直试图通过【guò】“水分裂【liè】”来收获太阳的能【néng】量【liàng】，这是一种利用太【tài】阳光从水【shuǐ】中【zhōng】产生氢燃【rán】料的人工光合作用技术【shù】。但是【shì】水分解装置还【hái】没【méi】有【yǒu】发挥其潜力，因【yīn】为仍然没有可【kě】有效工作所需的光学，电子和化学性质【zhì】的【de】材料【liào】。美国能源部【bù】劳伦斯伯克利国家实验室(伯【bó】克利【lì】实验室)和美国能源部能【néng】源创新中心人工【gōng】光合作用联【lián】合中心【xīn】(JCAP)的研究人【rén】员已经提出了一种新的可再生制氢方法，可以绕过【guò】当前材料的【de】限制【zhì】。他们开发【fā】了一种【zhǒng】称为“混合光电化学【xué】和电流(HPEV)电池”的人工光合【hé】作用【yòng】装置，它将阳光和水转【zhuǎn】化【huà】为两【liǎng】种能源-氢【qīng】燃料和【hé】电能【néng】。描述这项工作的【de】论文于9-21在NatureMaterials上发表。

Segev和他的合着者-伯【bó】克【kè】利实验室化学科学部JCAP研【yán】究员【yuán】JeffreyW.Beeman，前伯【bó】克利实验室和【hé】JCAP研究员、德国【guó】慕尼【ní】黑技术大学的【de】实验半导体物【wù】理学【xué】教授JefferyGreenblatt，提出了一个解决复杂问题的简【jiǎn】单解【jiě】决方案。

在水分解装置中，前表面通常专用于太阳能燃料生产，后【hòu】表面【miàn】用作电源插座【zuò】。为【wéi】了解决传统系统【tǒng】的【de】局限【xiàn】性，他们在硅【guī】元件的【de】背面【miàn】增加了一【yī】个额外的电接触，从而使【shǐ】HPEV器【qì】件在背面有两个触点而不是【shì】一个。额外的【de】后部出口将【jiāng】允【yǔn】许电流【liú】分成两部分，使得一部分【fèn】电流有助于太阳【yáng】能燃料的【de】产生，其余部分可以作为电【diàn】力【lì】提取。

在【zài】运行模拟以预测HPEC是否将按【àn】设计【jì】运行后，他们制【zhì】作了一个原型来【lái】测试他们的理论。根据他们【men】的计算，传统的【de】太【tài】阳能氢发生【shēng】器基于硅和钒酸铋的组【zǔ】合，这是一【yī】种广泛【fàn】研究用于太阳能【néng】水分解的材【cái】料，它【tā】将产生氢气，太阳能氢能效率为6.8%。换句话说，在撞击【jī】电池表面的【de】所有【yǒu】入射太阳能【néng】中，6.8%将以氢燃料的形式存【cún】储【chǔ】，其余的全部【bù】丢失。

相反，HPEV电池收获剩余电【diàn】子，这些电【diàn】子不会产生【shēng】燃料。这些残余电子用于产生【shēng】电能，从【cóng】而大大【dà】提高了【le】整【zhěng】体太阳能转【zhuǎn】换效【xiào】率。例如，根据相同的计算，相同的6.8%的太【tài】阳能可以【yǐ】作【zuò】为氢燃料储存在由钒酸铋和【hé】硅制成的【de】HPEV电池中，另【lìng】外13.4%的太阳能可以转【zhuǎn】换为电能。这使得组合效率【lǜ】达到20.2%，是传【chuán】统太阳能氢【qīng】电池的三倍。