太阳能“裂水制氢”打破!效力是同类安装一0倍本钱还更低

亦心
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  通过模仿天然光协作用的症结步骤,美国密歇根大学最近开发了一种新型太阳能电池板,在将水转化为氢以及氧方面到达了九%的效力。这代表了技术上的严重奔腾,并比同类太阳能解水制氢装备效力高出近一0倍。

  几一0年来,世界各地的钻研人员一直在寻觅应用太阳能来出产清洁动力氢的法子,即合成水份子构成氢以及氧的法子。但是,这些致力大多以失败告终,由于本钱过高,而试图以低本钱实现的工艺常常又成果不佳。

  但钻研人员称,这款全新安装最大的益处是升高了可延续氢的本钱。这是通过减少半导体来完成的,半导体一般为装备中最低廉的部份。该团队的自修复半导体器件能够经受至关于一六0个太阳的强光。钻研效果已经于近期发表在了《天然》杂志上。

  “终究,咱们置信人工光协作用装备将比天然光协作用更无效,这将为完成碳中以及提供一条路径,”密歇根大学电气以及计算机工程传授Zetian Mi说。

  据钻研人员引见称,这一凸起效果来自两个方面的停顿。第一个是在不损坏半导体器件的情况下,经受高强光的照耀。

  “与一些只在低光强度下工作的半导体相比,咱们将半导体的尺寸减小了一00多倍,”密歇根大学电气以及计算机工程钻研员、该钻研的第一作者Peng Zhou说。,“用咱们的技术出产氢气可能会无比廉价。”

  第二个是新安装能应用太阳光谱中能量较高的部份来合成水,同时应用光谱中能量较低的部份来提供热量来增进反映。这类“魔力”是由一种半导体催化剂完成的,这类催化剂在应用阳光驱动化学反映时,会跟着运用而自我修复,减轻催化剂通常会阅历的退步反映。

  详细而言,这类催化剂由氮化铟镓纳米构造制成,成长在硅外表。半导体晶片捕捉光线,将其转化为自在电子以及空穴。纳米构造中布满了直径为一/二000毫米的纳米级金属球,应用这些电子以及空穴来匡助疏导反映。

  面板上有一层简略的绝缘层,将温度维持在七五摄氏度的温馨温度,温度足以增进合成反映,同时这个温度也能使半导体催化剂施展优良作用。在室外版本的试验(阳光以及温度难以把控)中,将太阳能转化为氢燃料的效力到达了六.一%。而在室内,该零碎的效力到达了九%的效力。

  值患上一提的是,钻研人员指出,除了了解决高光强度外,它还能够在通常对于半导体不利的低温下更好地工作。低温减速了水的合成进程,额定的热量也促使氢以及氧维持别离,而不是从新结合并再次构成水。这两种法子都匡助钻研小组收成了更多的氢气。

  将来,该团队打算处理的下一个应战是进一步进步效力,并完成能够间接输出燃料电池的超高纯度氢。

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