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(jì)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(gè)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(shí),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(jì)的自足性。太陽能電池和電極都在一個(gè)單元中--太陽能電池組件被封裝在一個(gè)聚合物外殼內(nèi),在讓陽光透過的同時(shí),保護(hù)它們免受水的影響。研究人員的想法是,這個(gè)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(shí)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(jì),你可以潛在地形成一個(gè)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(shí)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(gè)像燃料電池這樣的模塊,把這些燃料變成電能?!?/p>
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(jià)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(jì)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。