减少我们对化石燃料的依赖的努力正在各个重要方面进行。这些举措包括致力于通过利用太阳能将水分解成氢和氧的成分来更有效地生产气态氢燃料的研究。最近，在《自然能源》杂志上发表的一篇文章中，化学与环境科学系的助理教授，主要作者Yong Yan报告了实现该目标所必需的基础科学领域的关键突破。
文章“用于量子化学产率超过100%的光电化学氢发生反应的多重激子产生”，报道了Yan与美国国家可再生能源实验室，科罗拉多矿业学院和圣地亚哥州立大学附属的同事进行的调查工作。本质上，他们创造了一种称为量子点光电化学电池，该电池催化产生的氢气的量子效率超过100%，在他们的实验中，效率接近114%。
量子点是非常小的半导体颗粒，尺寸只有几纳米。(纳米等于十亿分之一米。)在其器件中，硫化铅量子点取代了半导体材料，例如硅和铜铟砷化镓。优点是这种光电化学装置可以潜在地将太阳光谱的较大部分转换成有用的能量。
所描述的装置能够吸收一个可见的太阳光子，并通过称为多重激子产生或MEG的过程产生两个或什至更多的电子，进一步将其用于还原水以产生氢气。尽管全世界许多科学家都在致力于使太阳能氢生产的量子效率尽可能接近100%，但Yan的直接突破这一门槛的成就是一项重大的根本突破。显然证明，他描述的光电化学电池设计在量子产率方面比量子点太阳能电池高效得多。
Yan于2016年加入NJIT教授，他强调说，这一进步是在基础太阳能科学的水平上实现的，而量子产率方面的突破并不等同于最终的太阳能到氢转化效率的大幅提高。尽管如此，通过独特创新的硫化铅量子点光电化学装置实现的量子产率的显着提高在几个方面都是重要的发展，因此是Yan长期以来对可再生能源特别是在可再生能源中的兴趣的产物。太阳能。
对于Yan而言，《自然能源》上的研究报告在他在普林斯顿大学和位于科罗拉多州的美国能源部国家可再生能源实验室担任博士后之后，在新泽西理工学院获得了高潮。这项领先工作的成功是由新泽西理工学院和能源部提供的部分资金得以实现的。
严说：“这些结果的确表明了将来使用这种太阳能捕获装置可以更有效地产生更多的能量。这也可能导致整个生产氢燃料的过程发生根本变化。我们现在可以得到氢燃料。通过使用消耗化石燃料的传统发电厂提供的电力来从水中产生水，但是通过建立实现太阳能氢产生如此高的量子效率的基本步骤，我们也可以使生产“绿色”燃料的过程也更加绿色。 ”