曬太陽，水里曬出氫能源

　　 “我相信總有一天可以用水來作燃料，組成水的氫和氧可以單獨地或合在一起來使用，這將為熱和光提供無限的來源，所供給光和熱的強度是煤炭所無法達到的，水將是未來的煤炭。”1870年，吉爾斯·費恩在科幻小說《神秘島》中寫下了這段看似“夢囈”般的預言，但他終究沒能等來圓夢的一天。

　　 一百多年后，這個由歐美學者提出、日本學者突破的科學研究，卻在中國學者的努力下率先躍出實驗室，化身為有可能商業化利用的“終極”新能源。

　　 1月9日，南京大學鄒志剛教授、武漢理工大學余家國教授雙雙手捧證書站在北京人民大會堂，在此次國家科技獎勵大會上，光催化材料領域一舉奪得兩項自然科學二等獎。令人驚訝的是，他們竟來自同一個973項目團隊。其中，鄒志剛等完成的《可見光響應光催化材料及在能源與環境中的應用基礎研究》，是利用太陽可見光將水分解為氫和氧，轉化效率高達6％，為國際翹楚。

　　 “氫有綠色燃料之稱，它取自于水，燃燒之后又回歸于水；它的燃值是汽油的3倍，火箭、高速賽車都把氫作為提升動力的最佳燃料。”鄒志剛談起氫能源十分興奮，“把氫作為人類的終極能源，這是一項夢一樣的技術！”

　　 但是，目前獲得氫的最簡單途徑是電解法，即利用電將水分解為氫和氧，既不環保也不節能。怎樣用清潔的方法得到氫，成為全球科學家的一個夢。

　　 1972年，日本東京大學的兩位科學家發現，在紫外光照射下，二氧化鈦單晶電極能使水在常溫常壓下發生分解反應，產生氫氣和氧氣。彼時，正值中東石油危機爆發，這一發現無疑給那些正陷入能源危機恐慌的人們注入了一針“強心劑”。從此，“光分解水制氫”不僅成為科學研究的熱點，也深深地嵌入了全人類的新能源逐夢計劃。

　　 而后的三十多年，盡管各國科學家做出了不懈的嘗試和努力，但僅占太陽光5％的紫外光，讓光分解水制氫的轉化率低得可憐。若想進一步提高轉化效率并有實際商用價值，只能向可見光方向突圍。

　　 2001年，鄒志剛與合作者在這一領域書寫了一個大大的驚嘆號：他們把在氧化物超導材料領域所獲得的結晶物理學材料設計手法、經驗、知識等應用于光催化領域，首次在世界上成功地開發出可見光響應型水全分解光催化劑，并發表在《自然》雜志；同一天，世界另一著名科學雜志《科學》，也以《水＋太陽＋新催化＝新能源》為標題配發評論，稱“這是一個突破，雖然還有很多的工作要做，但是這一研究成果必將影響未來研究的整個過程”。

　　 至此，費恩的科幻小說中，被人們稱之為“夢一樣的技術”開始照進現實。

　　 光催化技術不僅在能源領域有巨大的應用前景，在環保方面也大有用武之地。目前，這一技術在福州大學付賢智院士的帶領下已在我國多地的廢水處理及空氣凈化中得到成功應用，他們也是同一個973團隊的成員。

　　 在973項目的支持下，我國的光催化技術取得長足進展，前景愈加可期：該團隊在國際上率先開展了人工模擬植物光合作用研究，他們以水和二氧化碳為原料，成功將二氧化碳轉化成碳氫燃料——甲烷等。不僅創造了一個清潔的碳循環路徑，也引來國外同行的跟蹤研究。

　　 此外，該團隊還在國際上率先開展光催化分解海水研究，他們利用無限的太陽光和無盡的海水制得氫能，進而反應產生淡水，這對解決世界范圍內的淡水危機也將是一大福音。

　　 國家自然科學二等獎的取得給了這個973項目團隊更大的動力，也推動光催化技術在原有研究的基礎上派生出新的研究方向。

　　 “預計到第二期973項目結題時，我們的光催化水解制氫轉化率將達到8％，接近美國能源部制定的10％商業化利用目標，中國人有望率先實現人類百年前的夢想。”鄒志剛說，“但氫能源生產出來之后怎么辦？為此，我們下一步也將進行燃料電池等方面技術的應用開發，最終達到低成本、高效率且環境友好地產生和利用氫能源。”