首先，相比于电能来说，燃料的储存要方便得多。太阳能光伏发电可能是间隙的、不连续的，但只要先把光转化成燃料，就可以先储存起来，在需要使用的时候拿来再用。因此，与太阳能光伏发电不同，太阳能燃料可以突破昼夜更替、天气变化的魔咒。而且，一个地方生产的太阳能燃料，还可以运到另一个地方去使用。这意味着将太阳能的生产与使用在时间和空间上都和产地解绑。

　　“燃料的重要之处在于——这也是为什么我们到现在还大量使用内燃机而不是电机的原因——燃料拥有着高得多的能量密度。而且可以非常方便地储存以及运输——带着比电池多得多的能量一起走。”研究团队领导之一的John Gregoire表示。

　　另一个重要意义在于，含碳太阳能燃料的生产也需要空气中的二氧化碳。这意味着，太阳能燃料的生产过程将如同植物光合作用一样，降低大气中的温室气体含量。如果人类燃烧的全部燃料都是太阳能燃料，便不再需要从地下开采碳元素。加上植物等作用，大气中的二氧化碳将可以在人类依然使用燃料的情况下出现下降。这对于解决气候变暖问题有着极其重要的意义。

　　太阳能燃料技术的发展还远未成熟，但劳伦斯和加州理工的科学家们为真正的清洁能源未来照亮了全新的路径。

NERSC的超级计算机

　　附录参考：原本困难重重的研究

　　当然，可以很容易地就想象到，这个过程十分困难。如果光分解水很轻松随意的话，海洋里的水早就被太阳分解成氢气和氧气了，哪还用得着先把太阳能转化成植被，再把植被埋在地下，再经过数十亿年的高温高压和地质运动，最终转化为石油和煤炭，供我们燃烧呢？

　　太阳能燃料的生产主要有两类：直接过程和非直接过程。直接过程不经任何能量形式转化，直接把光能变为燃料的化学能。而非直接过程则涉及到先把光转化为其他能量，比如电能、生物质能等。

　　总的来讲，非直接太阳能燃料的生产会容易一些，因为它利用了一些已知的技术，比如先利用太阳能光伏电池生产电能，再利用电能分解水；或者先利用太阳能种植甘蔗等作物，再把作物中的糖分转化为乙醇燃料。

　　但是，其缺点也非常明显。每一次能源形式的转化，便伴随着一次能量的损失。非直接太阳能燃料的生产最大的问题便是效率过低、流程复杂。

　　因此，如果太阳能燃料想要成功，直接转化是必由之路。

　　n-型半导体太阳能燃料直接转换原理示意图：阳光照射到光阳极上，将水中的氧变成氧气；而在阴极上，则将氢变成氢气

　　然而，直接用太阳光将水或二氧化碳转化为燃料，是一件十分艰难的事情。想想你打开煤气那扑面而来的热浪，火箭点火时喷出的火焰就知道，想要将这么多的能量重新放回氢原子与碳原子、氧原子之间的化学键里，有多么困难。

　　完成这一任务，科学家们依赖一种十分难得一见的催化剂：“光阳极”。这种材料通常是金属的氧化物，可以吸收太阳能并激发出电子，最终促成氢气或其他太阳能燃料的合成。

　　然而，能够用作这种催化剂的材料非常有限，而且十分难以发现：在过去的40年里，科学家们总共只发现了16种材料可以用作太阳能光化学反应的阳极，而且大多还是研究别的问题的时候误打误撞发现的。这些催化剂有的效率低，有的只能利用紫外光，总之就是远远无法满足太阳能燃料的生产需求。

　　因此，光阳极材料的缺乏，成为了太阳能燃料生产的重要瓶颈。

　　参考文献：

　　Caltech andJCAP Discover Solar Fuel Materials. Retrieved fromhttps://www.youtube.com/watch?v=17Dl-VadlTM&feature=youtu.be

　　Energydensity. Retrieved from https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_density