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科学家努力利用太阳能电池板的能量将水转化为

作者:admin发布时间:2020-09-13 13:49

  通过使用太阳能将水转化为氢燃料,能源行业可能越来越接近开发新的燃料来源。在研究人员马斯达尔理工学院和麻省理工学院都看着用催化剂的潜在促进更快,更高效分解水的过程,并使其在通过太阳能产生氢气更具有可持续性。

  氢一直被吹捧为具有多种用途的高能量燃料。但是,没有天然存在的氢储备,目前该元素是通过依赖化石燃料的高能机理产生的。开发可持续和清洁的氢源用于商业化可能会给世界带来真正的碳中和能源。

  “我们拥有大量太阳能,还有海水。如果我们能够通过水分解法在很少的预处理和对化石燃料源的有限需求下从水中生产氢气,那么我们就可以为可持续和负担得起的氢燃料使用开辟重要途径。”马斯达尔研究所微系统工程助理教授Jaime Viegas博士说。 。

  

  分解水是一种化学反应,其中水分解成其核心成分:氢和氧。结果将产生富含能量的氢气,而氢气又可能被证明是将来实现更可持续的能源生产的关键因素。但是,目前的水分解工艺需要大量能量。为了解决这个问题,研究人员转向使用各种催化剂来促进更有效和可持续的水分解技术。研究人员能够鉴定出一系列可以用作更有效催化剂的金属氧化物,它们可以容纳更多的太阳能以利于水分解。

  “太阳的大部分能量存在于可见光和红外范围内,而紫外线则很少。不幸的是,最有效的光催化剂,例如二氧化钛,仅对紫外线敏感,因此仅利用了不到太阳可用能量的5%。为了能够吸收尽可能多的太阳能,我们使用了非常薄的选定金属层来辅助吸收可见光谱和红外光谱中的光,因此我们可以进行与UV相同的化学反应,但是整个太阳光谱,”维加斯博士说。

  研究人员利用相同的技术开发了一种在硅衬底上结合了各种金属氧化物的晶片。晶圆表面具有独特的纳米锥图案,尺寸为100纳米,具有不同的高度和间距,可优化太阳能吸收。然后用各种金属氧化物涂层处理纳米锥,以确定产生最强水分解能力的光学和电子性能。

  马斯达尔研究所说:“物质和光的这种相互作用产生了所谓的等离子体效应,这种等离子体效应提供了打破水键以产生氢和氧所需的表面能。”

  “在金属氧化物表面使用光的过程中,借助我们在金属氧化物层中设计的独特图案,我们可以调整太阳光的吸收特性并引发化学反应将其分解产生水和氢”,据Viegas博士说。研究人员说,一些已确定的金属氧化物显示出令人鼓舞的结果。专家团队已经根据发现提出了发明披露。

  “我们设想了一个更遥远的未来,澳门巴黎人平台我们将抽取海水,驱使海水通过嵌有光催化金属氧化物的大面板,并产生氢气和氧气。当这种氢后来被用作燃料源时,它产生的水可以被消耗掉,或者再次用于产生氢。”研究人员指出。

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