人造叶片优越的太阳能性能

利用人造叶子从阳光中产生氢气的效率已经达到了创纪录的水平。
9月17日

人工树叶

人造叶子产生氢气的新纪录。

分享

德国科学家创造了利用人造树叶从阳光中产生氢气的效率记录。

虽然阳光很容易获得,但我们只能在一天中的特定时间利用它的能量。这意味着我们不能把太阳作为直接的、持续的能源。但是,这个问题可以通过开发一种方法来解决,这种方法可以储存在白天捕获的能量,这样即使在天黑的时候也可以保持供应。一种方法是利用化学键,将水分解成氢和氧。

柏林的研究人员已经朝着实现这一目标迈出了一步,他们发明了一种装置,可以直接放入水中,在阳光照射的条件下产生氢气。

这种水分解是植物如何利用太阳的能量,将空气中的氢、氧和二氧化碳结合起来,制造糖,糖反过来用来建造和驱动植物。

但德国人的方法不是制造糖,而是将氢作为能源。与燃料电池中的氧气结合,它可以产生电能,唯一的排放物是水。

这种装置以前已经制造出来,但腐蚀、化学不稳定和效率低下等问题阻碍了进展和实施。

1998年制造的一款早期型号的最大效率值仅为12.4%,从那以后就没有任何产品能够超越它。现在Matthias May和他的团队终于打破了这个障碍。

本周,该团队在《自然通讯》(Nature Communications)上撰文,描述了由于对材料表面进行了修改,他们如何能够以14%的创纪录效率生产氢气。目前,用天然气生产氢气的成本很低,但根据梅的说法,“从15%的效率开始,这种设备可以生产出具有竞争力的太阳能氢气。”

他们的表面处理包括将设备浸入氯化铑溶液中,将其连接到电路中,然后对其进行照射。表面与溶液的反应形成一层稳定的防止腐蚀的层。在此基础上,他们首先在黑暗中,然后在闪光灯下通过脉冲电压沉积铑催化剂。

在同一溶液中进行表面稳定和催化剂沉积的能力意味着该技术可以在工业上使用。梅说,要扩大这些设备的规模,不仅仅是越大越好。单个电池需要保持在几厘米的大小,以允许对其功能至关重要的带电粒子有效地移动。

然而,就像植物通过连接许多叶子来工作一样,这些小细胞可以连接在一起产生一个大模块。其中一个模块每天可以从太阳中产生数升的氢气:足以填满一辆氢燃料汽车的油箱……

评论

添加注释