邁向淨零的可持續燃料和化學品之道

在香港城市大學（城大）早前舉辦的「傑出客座教授講座系列」中，英國倫敦帝國學院化學系James Durrant教授探討在可持續能源系統轉型的過程中，有關可持續合成燃料和化學品的挑戰。

Durrant教授是光化學領域的國際權威，現於英國倫敦帝國學院的化學系與可加工電子中心，以及斯旺西大學材料科學及工程學系的SPECIFIC創新知識中心開展研究工作。

Durrant教授是次講題為「透過光催化與電催化技術達致可持續燃料和化學品之道：了解光譜學的反應動力學」。在聯合國倡議可持續發展目標的大前提下，Durrant教授強調，可持續燃料和化學品的研發是達致淨零碳排放目標的一大挑戰。是次講座由城大能源及環境學院主辦。

他首先介紹利用光催化、光電極及電催化等技術生產可持續燃料和化學品的途徑，接著以應對水電解產生綠氫的挑戰為例，藉探討瞬態光譜學的技術應用帶出對光催化和電催化功能的洞見。

他指出，在研發可持續燃料和化學品的過程中，關鍵是要將每個階段、每個工序的能量損耗都減至最低。

以光催化的動力學挑戰為例，大多數吸光材料進行光激發作用（photoexcitation，指電子吸收光能從而獲得能量的過程，例如葉綠素分子在光合作用中所起的作用）為時僅皮秒至納秒，然而化學燃料的合成作用則需要微秒級至秒級時間進行，兩種作用的運作時間並不一致；此外，光催化作用所面對的動力學挑戰與製作太陽能電池所面對的挑戰亦不相同。

Durrant教授說：「要利用陽光作為可持續能源來源，必須要解決各種作用需時不一致的挑戰，即是要以最低的能量損耗把光激發作用延長至可有效運作的時間長度。」

此外，由於催化過程一般需時較長，因此可持續燃料生產的研發重點除了在於減低生產過程中的能量損耗，研發能量損耗更少的新材料亦十分重要。

Durrant教授補充說：「我們需要運用材料設計技術，以減少驅動催化過程所需的能量損耗。」Durrant教授的研究範圍廣闊，除涵蓋太陽能電池、太陽能燃料生產的多種光化學應用外，乃至光催化、納米材料及塑膠電子等領域皆有所涉獵。