高性能光电化学电池可在微重力下裂解水|NCOMMS论文

本周《自然-通讯》发表的一项研究Efficient solar hydrogen generation in microgravity environment展示了在接近零重力的情况下，光驱动水裂解产生氢气和氧气。该研究成果或能应用于长期航天飞行，期间可利用水来生产设备用燃料和可呼吸的氧气。

具有实验装置的落塔在自由飞行9.3秒后从减速器中向上提升。

ZARM Drop Tower Operation and Service Company

植物能够将光和水转化为燃料和氧气。科学家希望模仿和改进这种自然过程，通过人工光合作用大规模利用可再生能源。虽然这项技术在地球应用方面取得了进展，但是尚未有研究探索它在长期航天飞行方面的应用潜力。

美国加州理工学院的Katharina Brinkert及其同事开发了一种高性能的光电化学电池，它们能够在接近零重力的情况下利用光来裂解水。作者在落塔中开展了一系列实验，模拟太空的近零重力环境，探索如何在太空中实现太阳能水裂解。他们发现缺乏重力会减少光驱动的水裂解活动，因为表面去除的气泡有限。然而，通过调整电池中纳米结构的形状，作者能够促进气泡释放，维持低重力下的水裂解活动。

微重力条件下光电化学实验的实验装置和时间线。插图显示了落塔（a）、胶囊设备（b）和光电化学电池（c）。

Brinkert et al.

作者认为这项技术有望改善和延长长期航天飞行的生命支持系统。该研究也为如何改进地面光驱水裂解装置提供了一种思路。