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太陽能轉(zhuǎn)化氫效率創(chuàng)新紀(jì)錄

   2023-07-25 科技日報(bào)

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核心提示:美國萊斯大學(xué)工程師將下一代鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體與電催化劑相結(jié)合,研制出了一款耐用、成本效益高且可擴(kuò)展的光電化學(xué)電池,其能以

美國萊斯大學(xué)工程師將下一代鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體與電催化劑相結(jié)合,研制出了一款耐用、成本效益高且可擴(kuò)展的光電化學(xué)電池,其能以20.8%破紀(jì)錄的效率將太陽能轉(zhuǎn)化為氫氣。最新設(shè)備可作為一個(gè)化學(xué)反應(yīng)平臺,利用太陽能產(chǎn)生燃料。相關(guān)論文刊發(fā)于最新一期《自然·通訊》雜志。

研究團(tuán)隊(duì)表示,利用陽光作為能源制造化學(xué)品是清潔能源經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的最大難題之一,他們希望建立經(jīng)濟(jì)可行的平臺,利用太陽能產(chǎn)生燃料。鑒于此,在最新研究中,他們設(shè)計(jì)出能將吸收的光轉(zhuǎn)化為電,并利用轉(zhuǎn)化而來的電力完成水解反應(yīng)生成氫氣的光電化學(xué)電池。

迄今,利用光電化學(xué)技術(shù)生產(chǎn)綠氫(由太陽能等可再生能源產(chǎn)生的氫)一直面臨半導(dǎo)體效率低且成本高兩大障礙。研究團(tuán)隊(duì)還有一個(gè)必須要克服的挑戰(zhàn)是,鹵化物鈣鈦礦在水中極不穩(wěn)定,用于讓半導(dǎo)體絕緣的涂層要么會破壞其功能,要么會損壞它們。

經(jīng)過多次嘗試,研究人員終于成功找到了解決方案。他們認(rèn)為屏障需要兩層,一層用來阻擋水;另一層用來在鈣鈦礦層和保護(hù)層之間形成良好的電接觸。最終在使用鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體的情況下,光電化學(xué)電池的效率達(dá)最高。

團(tuán)隊(duì)表示,所有此類設(shè)備都只使用陽光和水來生產(chǎn)綠氫,但此次研發(fā)的設(shè)備獨(dú)特之處在于,它將太陽能轉(zhuǎn)化為氫的效率創(chuàng)出新紀(jì)錄,而且其使用的半導(dǎo)體非常便宜。研究人員希望這樣的系統(tǒng)可成為一個(gè)新平臺,僅以陽光為能量輸入,驅(qū)動電子發(fā)生反應(yīng),并生成燃料。



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