由开拓性清洁能源技术开发商和麻省理工学院教授丹尼尔·诺塞拉(Daniel Nocera)领导的研究小组开发了一种“人造叶子”,就像它的同名植物一样,它从阳光中捕获能量并产生电能,然后将其转化为化学燃料-氢气和氧气。
由一块薄薄的硅太阳能电池材料组成,两面都粘结有催化钴和镍钼锌薄片,将其放在普通的水容器中时,“人造叶”太阳能光伏(PV)电池会产生电粘结在太阳能电池板上的催化剂产生的电流用于产生氧气和氢气。
收集,存储并耦合到氢燃料电池后,这些气体可用作能量载体,可以按需产生电力,其规模从零散的家庭使用到公用事业规模的发电厂。
Nocera告诉MIT News的David L. Chandler:“我认为这个想法将会有真正的机会。”“您无法获得更多的便携性-您不需要电线,它很轻巧……您只需将其放入一杯水中,它就会开始分裂。”
“人造叶子”将2.5%的入射阳光转换为电能,与今天的太阳能电池板中的10%和更高的能量转换效率相比,这是很低的,但是Nocera和他的团队正在努力提高它的效率。将催化剂连接到太阳能电池膜的连接线将其转化效率提高到4.7%。
此外,用于制造“叶子”的材料性质普遍且相对丰富,这提供了廉价,大规模生产它们的潜力,而“人造叶的小尺寸使其极为便携”。
Nocera和他的团队也在研究将“人造叶”分解成更小的颗粒的可能性,这些颗粒可以捕获阳光中的能量,从而将水分子分裂成类似于藻类在自然界中完成的方式。这样做会增加可吸收阳光的表面积,从而提高系统的能量转换效率。
与“人造叶”相比,使用“人造藻类”分离和收集产生的两种气流将更加困难,“人造叶”与一种存储气体的方法一起是Nocera和他的团队希望采取的下一步行动。进一步发展清洁能源体系。
伦敦帝国理工学院生物化学家兼詹姆斯·巴伯教授在评论研究发展时说:“这是一项重大成就,这是朝着开发廉价而强大的技术来收获太阳能作为化学燃料迈出的又一步……
“毫无疑问,他们的成就是一项重大突破,它将对致力于建造光驱动催化系统以从水中生产氢和其他太阳能的其他人的工作产生重大影响。
他补充说,他热情洋溢,“要优化该系统还需要做很多工作,特别是在有效利用由水分解反应产生的质子来制氢的基本问题上。”
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