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萊斯大學(xué)的“人造樹葉”裝置如何將水和陽光轉(zhuǎn)化為氫燃料?

admin 189 0

來自萊斯大學(xué)的研究人員制造了一種簡單的新型太陽能發(fā)電裝置,可將水和陽光轉(zhuǎn)化為氫燃料。該系統(tǒng)與其他“人造樹葉”的設(shè)計非常相似,但該團(tuán)隊(duì)表示,該系統(tǒng)可以自給自足,生產(chǎn)成本相對較低。

該系統(tǒng)由一個過氧化物太陽能電池組成,連接到由催化劑制成的電極上,將水電解。當(dāng)陽光照射到太陽能電池上時,它會產(chǎn)生電能,為催化劑提供動力,然后將水分成氧氣和氫氣。這些氫氣隨后可被收集起來供使用。

陽光對氫氣的效率約為6.7%,這對這類系統(tǒng)來說是比較高的。但是,該團(tuán)隊(duì)表示,最有用的特點(diǎn)是新設(shè)計的自足性。太陽能電池和電極都在一個單元中--太陽能電池組件被封裝在一個聚合物外殼內(nèi),在讓陽光透過的同時,保護(hù)它們免受水的影響。研究人員的想法是,這個裝置基本上可以被丟進(jìn)一些有陽光直射的水里,讓它長時間運(yùn)行,根據(jù)需要產(chǎn)生氫氣。

“通過巧妙的系統(tǒng)設(shè)計,你可以潛在地形成一個自我維持的循環(huán),”這項(xiàng)研究的主要作者Jun Lou說。“即使在沒有陽光的時候,你也可以使用化學(xué)燃料形式的儲存能量。你可以把氫氣和氧氣的產(chǎn)物放在不同的罐子里,然后再結(jié)合另一個像燃料電池這樣的模塊,把這些燃料變成電能。”

萊斯大學(xué)的“人造樹葉”裝置如何將水和陽光轉(zhuǎn)化為氫燃料?-第1張圖片-贊晨新材料

該團(tuán)隊(duì)表示,他們還對過氧化物太陽能電池進(jìn)行了調(diào)整,使其不需要像鉑金這樣的昂貴元件。相反,這些元件被換成了碳等廉價元素。這應(yīng)該會降低設(shè)備的生產(chǎn)成本,并使其商業(yè)化生產(chǎn)更加可行。除了氫燃料之外,“人造樹葉”設(shè)計也在探索作為生產(chǎn)電力、藥物、肥料、合成氣和其他有用的化合物的方法。

這項(xiàng)新研究發(fā)表在《ACS Nano》雜志上。

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