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鉅大LARGE  |  點擊量:877次  |  2019年02月19日  

據外國媒體報道:為了尋求豐富,可再生的化石燃料替代品,科學家們一直試圖通過“水分裂”來收獲太陽的能量,這是一種利用太陽光從水中產生氫燃料的人工光合作用技術。但是水分解裝置還沒有發揮其潛力,因為仍然沒有可有效工作所需的光學,電子和化學性質的材料。


美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)和美國能源部能源創新中心人工光合作用聯合中心(JCAP)的研究人員已經提出了一種新的可再生制氫方法,可以繞過當前材料的限制。他們開發了一種稱為“混合光電化學和電流(HPEV)電池”的人工光合作用裝置,它將陽光和水轉化為兩種能源-氫燃料和電能。描述這項工作的論文于10月29日在NatureMaterials上發表。


Segev和他的合著者-伯克利實驗室化學科學部JCAP研究員JeffreyW.Beeman,前伯克利實驗室和JCAP研究員、德國慕尼黑技術大學的實驗半導體物理學教授JefferyGreenblatt,提出了一個解決復雜問題的簡單解決方案。


在水分解裝置中,前表面通常專用于太陽能燃料生產,后表面用作電源插座。為了解決傳統系統的局限性,他們在硅元件的背面增加了一個額外的電接觸,從而使HPEV器件在背面有兩個觸點而不是一個。額外的后部出口將允許電流分成兩部分,使得一部分電流有助于太陽能燃料的產生,其余部分可以作為電力提取。


在運行模擬以預測HPEC是否將按設計運行后,他們制作了一個原型來測試他們的理論。根據他們的計算,傳統的太陽能氫發生器基于硅和釩酸鉍的組合,這是一種廣泛研究用于太陽能水分解的材料,它將產生氫氣,太陽能氫能效率為6.8%。換句話說,在撞擊電池表面的所有入射太陽能中,6.8%將以氫燃料的形式存儲,其余的全部丟失。

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相反,HPEV電池收獲剩余電子,這些電子不會產生燃料。這些殘余電子用于產生電能,從而大大提高了整體太陽能轉換效率。例如,根據相同的計算,相同的6.8%的太陽能可以作為氫燃料儲存在由釩酸鉍和硅制成的HPEV電池中,另外13.4%的太陽能可以轉換為電能。這使得組合效率達到20.2%,是傳統太陽能氫電池的三倍。

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