科學家開發出只需要水和陽光就能製造氫的裝置

科學家非常渴望找到從水中獲取氫的有效方法,從而釋放氫作為潔淨燃料的潛力。 一個新開發的設備只需使用陽光作為電源來達成這壯舉。將觸媒電極和鈣鈦礦太陽能電池融合在一個模組中,這種巧妙的裝置可以使太陽光轉換成氫的效率高達6.7%。 

要將我們所有的汽車變成採用零排放氫燃料電池還為時過早,但是這項新發明背後的研究人員表示,要將該技術擴大更廣泛使用應該很容易。美國德州萊斯大學的材料科學家Jun Lou表示:「這概念與人造葉子大致相似。我們有一個整合式模組可以將陽光轉化為電能,從而驅動電化學反應,它利用水和陽光來獲取化學燃料。」

鈣鈦礦是太陽能發電產業的明日之星,如果正確利用,它有望獲得比矽太陽能電池板更好的結果,在這裡鈣鈦礦可用來驅動催化劑將水分解為氧和氫, 而且,該設備的建造成本並不高。該設備運行方式的關鍵是它使用的封裝方法,科學家選擇在鈣鈦礦周圍添加聚合物膜,以防止它在水中受到破壞。在保護太陽能電池的同時,該聚合物可以允許太陽光穿過,並充當電池與電極之間的絕緣體。 隨著更多的研究,應該是可以提高這種封裝和太陽能電池的效率,而下一步,該設備甚至可以提供一種自我維持的能源。

Lou表示:「利用巧妙的系統設計,你可以製造出一個自我維持的循環。即使沒有陽光,你也可以用化學燃料的形式使用存儲的能量。你可以將氫和氧產品放在單獨的槽中,並結合另一個模組,例如燃料電池,將這些燃料重新轉化為電能。」

仍有大量研究要做,但是這新設備解決了以前設計中面臨的許多問題,鈣鈦礦某種程度的防水意味著可以將它直接放入水中,加快過程。 該小組還考慮到氧和氫的提取,而不是只有其中一種。

使用鈣鈦礦晶體太陽能電池的缺點之一是製造成本高,但是在本研究中,已經使用了便宜的替代品,例如,用碳代替鉑。Lou表示:「這降低了商業用的進入門檻。像這樣的整合性設備很有希望,因為它們創造了一個永續的系統。」

參考資料: ACS Nano

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