一个日本团队发现了一种更有效的方法，使用常见的铁锈通过光催化作用将水分子分解为氢和氧的。图片：Sashkin7/Depositphotos

东京科学大学的科学家已经将铁锈用作有机废物光辅助制氢的催化剂，发现其产生的氢气比以前的二氧化钛催化剂多25倍。

特别是日本和韩国，将氢视为未来的清洁燃料，并正在重组以实现零排放的“氢经济”，其中运输行业将主要由燃料电池汽车和燃氢发动机驱动，它们仅排放水作为最终产品。

但是，经济和可持续的制氢方法尚未真正确定。电解浪费大量能量并消耗淡水。天然气或煤炭生产会在生产现场释放大量碳，从而消除了任何可感知的环境效益。数十年来，科学家一直在努力寻求一种廉价、有效和安全的方式来生产氢燃料。实现这一目标的最有前途的方法之一是通过太阳能驱动的过程，利用光来加速（或“催化”）将水分子分解为氧气和氢气的反应。

东京理科大学的Katsumata教授及其同事进行的实验旨在解决在太阳能驱动的氢气生产中使用半导体催化剂遇到的常见挑战。作者描述了三个主要障碍。首先是需要催化剂材料适合使用光能。第二个是当前使用的大多数光催化剂需要稀有或“贵金属”作为助催化剂，它们昂贵且难以获得。最后一个问题来自实际生产氢气和氧气。如果不立即分离，则这两种气体的混合物充其量只能减少氢燃料的输出，而在最坏的情况下会引起爆炸。因此，他们旨在寻找一种不仅可以提高反应效率的解决方案。

利用汞/氙气灯发出的光，水-甲醇溶液和一种叫做α-FeOOH（针铁矿，羟基氧化铁）的铁锈形式的催化剂，研究小组发现自己产生的氢比以前的二氧化钛技术高了25倍。另外一个好处是，这种特殊形式的铁锈似乎有助于阻止氢气与容器中的氧气重新结合，从而使分离更容易，并避免了潜在的爆炸危险。该构造已经能持续稳定地产生氢气超过400小时。

该小组的下一个计划是确切研究氧气在激活光诱导的α-FeOOH反应中的作用，因为当从反应室中移出氧气时，系统完全停止工作。尽管这项技术仍然需要分解水（远不是无限的资源）才能产生氢，但这可能是使用日光的有效方法，而无需任何昂贵的催化剂。

该研究发表在《化学：欧洲杂志》上。