IT之家 7 月 23 日消息，美國萊斯大學工程師研發(fā)出一種能夠?qū)㈥柟廪D(zhuǎn)化為氫氣的裝置，其效率創(chuàng)下了新的紀錄。這種裝置是一種光電化學電池，其采用了新一代鹵化物鈣鈦礦半導體和電催化劑，可以利用太陽能來驅(qū)動各種化學反應(yīng)，將原料轉(zhuǎn)化為燃料。
這項新技術(shù)是清潔能源的重要進步，也是一種利用太陽能制造化學品的潛在平臺。該裝置的設(shè)計關(guān)鍵在于一個防腐層，可以有效地將半導體與水隔離，同時不影響電子的傳遞。
據(jù)《自然通訊》發(fā)表的一項研究報道，該裝置擁有驚人的 20.8% 的太陽能轉(zhuǎn)氫能效率。該研究的主要作者之一、萊斯大學化學和生物分子工程博士生 Austin Fehr 強調(diào)了這項工作的重要性，“利用太陽能作為制造化學品的能源來源是實現(xiàn)清潔能源經(jīng)濟的最大障礙之一。我們的目標是建立經(jīng)濟可行的平臺，可以生成太陽能衍生的燃料。我們設(shè)計了一個系統(tǒng)，它可以吸收光，并在其表面完成電化學水分解反應(yīng)?！?/p>
據(jù)IT之家了解，該裝置被稱為光電化學電池，因為其在同一個設(shè)備中完成了光的吸收、轉(zhuǎn)化為電力和利用電力來驅(qū)動化學反應(yīng)的過程。以前，使用光電化學技術(shù)來生產(chǎn)綠色氫氣受到了低效率和半導體成本高昂的限制。
Fehr 解釋了他們發(fā)明的特點：“所有這類設(shè)備都只使用陽光和水來產(chǎn)生綠色氫氣，但我們的設(shè)備是特別的，因為它有著創(chuàng)紀錄的效率，而且它使用的是一種非常便宜的半導體?！?/p>
該裝置是由 Aditya Mohite 教授領(lǐng)導的實驗室和其合作者共同開發(fā)出來的，他們將他們高競爭力的太陽能電池改造成了一個反應(yīng)器，可以利用收集到的能量將水分解為氧氣和氫氣。他們必須克服的挑戰(zhàn)是，鹵化物鈣鈦礦在水中極不穩(wěn)定，而且用來隔絕半導體的涂層會干擾或損壞它們。
“在過去兩年里，我們嘗試了不同的材料和技術(shù)?！比R斯大學化學工程師、該研究合作者之一 Michael Wong 教授說。經(jīng)過漫長的嘗試后，研究人員終于找到了一個成功的解決方案。
Fehr 說：“我們關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)是，需要兩層防護層，一層用來阻擋水，另一層用來在鈣鈦礦層和保護層之間形成良好的電接觸。我們的結(jié)果是光電化學電池中最高的效率，也是使用鹵化物鈣鈦礦半導體的最佳效果。這是一個突破，因為這個領(lǐng)域歷來被價格昂貴的半導體所主導，而且可能是這類設(shè)備第一次具備了商業(yè)可行性?！?/p>
研究人員展示了他們的防護層設(shè)計可以適用于不同的反應(yīng)和不同的半導體，使其可以應(yīng)用于多種系統(tǒng)?！拔覀兿Ｍ@樣的系統(tǒng)能夠作為一個平臺，利用太陽能收集到的電子來驅(qū)動各種利用豐富原料制造燃料的反應(yīng)?！盡ohite 教授說?！半S著穩(wěn)定性和規(guī)模的進一步提高，這項技術(shù)可以開啟氫經(jīng)濟，并改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)方式，從化石燃料轉(zhuǎn)向太陽能燃料?！盕ehr 補充說。
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