科学家利用液态金属与阳光从海水中制取绿色氢气

科学家发现了一种使用液态镓和阳光来生产清洁氢气的方法。该方法甚至适用于海水，而且所用金属可以反复循环使用。

研究人员开发出一种由阳光驱动、利用液态金属的工艺，能够从淡水和海水中制取清洁氢气。

这种方法使研究人员能够从水中“收获”氢分子，同时避免了当前氢气生产方法中的许多限制。它为将绿色氢气作为可持续能源来源的生产方式提供了新的探索方向。

长期以来，氢作为绿色能源燃料一直是无数科学家和行业关注的焦点。几十年来，研究人员一直在寻找最经济、最可靠的绿色氢气生产方法，以为能源、交通、制造业和农业等行业提供动力，从而推动全球经济多个领域的生产方式转型。

“我们现在有一种方法，可以利用易于获取的海水来提取可持续氢气，并且在绿色氢气生产过程中完全依赖光能。”第一作者、博士候选人 Luis Campos 表示。

来自化学与生物分子工程学院的资深研究员 Kourosh Kalantar-Zadeh 教授表示，这项研究精彩展示了液态金属的自然化学性质如何生成氢气。他的团队实现了最高 12.9% 的产氢效率，目前正在努力提高效率以推进商业化。

“作为首次概念验证，我们认为这项技术的效率具有很强竞争力。例如，基于硅的太阳能电池在20世纪50年代起步时效率只有6%，直到20世纪90年代才超过10%。”

项目联合负责人 Francois Allioux 博士表示：“氢为可持续未来提供了一种清洁能源解决方案，并可能在澳大利亚构建氢能经济的国际竞争优势方面发挥关键作用。”

该技术的核心是镓——一种熔点很低的金属，这意味着它从固态变为液态所需能量更少。Kalantar-Zadeh 教授的团队多年来一直在推动液态金属在化学与技术上的边界，以创造新材料。他们注意到镓颗粒具有吸收光的能力。

这一发现促成了一项采用循环化学过程的技术：将镓颗粒悬浮在海水或淡水中，在阳光或人工光源照射下被激活。镓与水反应生成**氧羟化镓（gallium oxyhydroxide）**并释放氢气。

Kalantar-Zadeh 教授说：“在我们提取氢气之后，氧羟化镓也可以被还原回镓，并用于后续的制氢——我们称之为循环过程。”

液态镓是一种十分迷人的元素。在室温下它看起来像固体金属，但当加热到体温附近时，它会变成液态的金属“水洼”。

Campos 先生表示，液态镓的表面在化学上非常“非黏附”，在正常条件下大多数材料都不会附着在其表面。但当它在水中受到光照时，液态镓会在表面发生反应，逐渐氧化并被腐蚀。这种反应会在其表面生成清洁氢气和氧羟化镓。

Kalantar-Zadeh 教授说：“此前人们从未探索过镓在与水接触时能够以高速制氢——这是一个非常简单的观察，却在过去被忽视了。”

由悉尼大学（The University of Sydney）牵头的研究发表在《Nature Communications（自然·通讯）》上。

为什么科学家如此热衷于氢分子

许多行业和科学家认为，氢是理想的可持续能源候选者，能够显著帮助减少温室气体排放。“绿色”氢，顾名思义，是使用可再生能源制得的氢气。

氢是地球上最丰富的元素之一，也可以从多种化合物中获取，例如水（水分子含有两个氢原子）。当氢燃烧时不会产生污染物，只生成水，但仍能释放出高水平的能量或动力。

生产绿色氢气的努力主要集中在“水分解（water splitting）”：通过电解、光催化以及等离子体（人工闪电）等方法，将水分子中的原子分离以释放氢气。

然而，将水中的氢和氧分离所需的过程面临多重障碍，例如需要使用纯化水、成本高，或者产氢量较低。

Kalantar-Zadeh 教授团队提出的液态镓方法避开了其中许多障碍。该方法既能使用海水也能使用淡水，并且由于过程是循环的，反应中的镓可以重复使用。

Kalantar-Zadeh 教授表示：“全球都需要将一种高效的绿色制氢方法实现商业化。我们的过程效率高，而且易于规模化放大。”

团队目前正在努力提高该技术的效率，下一步目标是建立一个中等规模的反应器来提取氢气。

DOI：10.1038/s41467-026-68664-1

翻译人：沈亚皓

来源：https://fuelcellsworks.com/2026/02/09/h2/scientists-use-liquid-metal-and-sunlight-to-produce-green-hydrogen-from-seawater