科學家們首次開發出一種分子，既可以有效吸收陽光，又可以作為催化劑將太陽能轉化為氫。氫是一種清潔的替代燃料，可替代汽油和天然氣等。
這個新發現的分子可以從整個可見光譜中收集能量，可以利用的太陽能比目前的太陽能電池多50％。這一發現可以幫助人類從化石燃料向不影響氣候變化的能源過渡。
氫燃料電池
研究人員在今天發表在《自然化學》上的一項研究中概述了他們的發現。該研究小組由化學教授兼俄亥俄州立大學化學與生物物理動力學中心主任克勞迪婭·特羅（Claudia Turro）領導。
特羅說：“整個想法是，我們可以利用來自太陽的光子並將其轉化為氫。簡單地說，我們將來自太陽光的能量保存並將其存儲為化學鍵，以便以後可以使用。”。
光子是包含能量的太陽光的基本粒子。
研究人員首次表明，可以從太陽光的整個可見光譜中收集能量，包括低能紅外線，這是以前很難收集到的一部分太陽光譜，並可以快速、高效地轉化為氫。氫是一種清潔燃料，這意味著它不會產生碳或二氧化碳作為其使用的副產品。
24小時紅光照射下氫氣產量
特羅說：“使它起作用的原因是，該系統能夠使分子處於激發態，吸收光子並能夠存儲兩個電子以產生氫。將兩個光子激發的兩個電子存儲在一個分子中，並製造氫，這是前所未有的。”
將來自太陽的能量轉化為汽車燃料，首先需要一種收集能量的機制。然後，該能量必須轉化為燃料。這種轉換需要一種叫做催化劑的東西，它可以加快化學反應的速度，從而可以將太陽能轉換為可用的能量，例如氫。
以前大多數收集太陽能並將其轉化為氫的嘗試都集中在太陽光的較高能量波長上，如紫外線。
先前的嘗試還依賴於由兩個或多個分子構成的催化劑，這些分子在利用太陽能發電時會交換電子（能量）。但是交換中會損失能量，從而使這些多分子系統的效率降低。
特羅說，以前依靠單分子催化劑進行的一些嘗試也是無效的，部分原因是它們沒有從可見光的全部可見光譜中收集能量，部分原因是催化劑本身迅速降解。
特羅的研究團隊想出瞭如何僅用一個分子（元素銠）製成催化劑的方法，這意味著損失的能量更少。
金屬銠
她們發現瞭如何從紅外到紫外線（整個可見光譜）收集能量。這項研究表明，該研究小組設計的系統在低能量近紅外光下的效率比以前的紫外線光子單分子系統高出近25倍。
在這項研究中，研究人員使用LED光源照射含有活性分子的酸性溶液上。當他們這樣做時，他們發現產生了氫氣。
她說：“我認為它起作用的原因是因為該分子很難被氧化。而且我們必須擁有可再生能源。試想一下，如果我們可以使用陽光代替煤炭、天然氣或石油作為能源，那麼我們將有機會應對氣候變化。”
特羅說，在將研究小組的發現應用於實際應用之前，還有很多工作要做。銠是稀有金屬，由銠生產催化劑很昂貴。該小組正在努力改進這種分子，使其在更長的時間內產生氫，並正在努力從較便宜的材料中構建催化劑。
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