2015-04-21 09:09
在目前通用的新型太阳能电池中，价格昂贵的铂，也就是白金，常作为电极催化材料被广泛使用。然而，我国“千人计划”专家胡培君教授的团队，基于微观层面的量子力学，竟“算”出可以用铁锈替代白金，有望大大降低太阳能应用成本。前天在华东理工大学举行的化学反应与催化前沿国际研讨会对这项成果反应热烈。
全球科学家为了替换贵金属电极想尽办法，目前至少有8种替代品进入候选名单，但恐怕极少有人想到铁锈(三氧化二铁)可帮大忙。作为爱尔兰皇家科学院院士，胡培君领衔华理科研队伍独辟蹊径，不再采用反复试错的传统实验方法，而是跨学科运用“计算化学”方法，用计算机模拟原子表面反应的机理，筛选出最佳电机催化材料。
走进华理计算化学中心，完全没有化学气味，就像IT公司的实验室，取代瓶瓶罐罐的是计算机与服务器。胡培君教授介绍，此前他们开发了一套“化学势动力学”计算化学理论，建立了理论模型，用电子层面的“吸附能”关键指标，对不同物质的海量数据进行“海选”。在对染料敏化太阳能电池的研究中，他们找到了一个“候选材料区间”，位于0.3电子伏特到1.2电子伏特之间，其中常用的铂是0.5个电子伏特。经过材料比选，发现还有铁锈等极少数材料的电子伏特量非常接近铂。当然，选择铁锈无疑是最便宜的。
计算化学结果很快对传统实验产生指导，又经过华理材料学院杨化桂教授的实验室小试，验证了铁锈取代白金完全可以取得类似的光电转化效率，并正加快新成果转化。在这一新兴领域，胡培君团队还在通过计算机设计新型催化剂，包括用于大宗化工品的节能低毒催化剂。
目前，胡培君每篇学术论文的平均引用因子高达39次，他认为，在未来5到10年间，计算化学的科学价值还将进一步放大。
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