太阳能制氢：美国研究人员创下转换效率记录

xiaoyong 7月 23, 2023 4.23k 浏览 0

由美国莱斯大学领导的一个研究小组设计了一种可以利用太阳能制氢的装置，其效率达到了创纪录的20.8%。

氢因其高能量密度而被吹捧为清洁能源的未来，然而，目前产生氢气的过程严重依赖化石燃料。因此需要以可持续环保的方式生产氢气。

先前的研究表明，来自太阳能分解水分子并释放氢气，这些氢气可以被分离出来用作燃料。这种设备被称为光电化学电池，因为它们在一个设备中实现多种功能，例如吸收光，将其转化为电，然后用它分裂水分子。

光电化学电池的问题

为了构建具有高能量转换效率的完美光电化学电池，已经进行了多次尝试。其他研究团队也使用了钙钛矿，这种材料帮助太阳能电池突破了30%的能量转换率。

然而，与太阳能电池不同的是，光电化学电池还必须处理对钙钛矿产生负面影响的水。用于保护钙钛矿的涂层最终会妨碍其功能并降低这些绿色氢发生器的能量转换效率。

此外，该研究团队正在寻找一种低成本的解决方案，这样他们也可以使用非常昂贵的半导体。

研究团队花了两年多的时间尝试不同的材料和技术组合来保护他们在小型反应堆中使用的卤化物钙钛矿。

经过多次长时间的试验，研究人员决定在他们的设计中使用两个不同的层。一个将阻止水到达钙钛矿，而另一个将在保护层和钙钛矿之间建立电接触。

防腐蚀屏障使半导体免受水的不良影响，但电子的传输并未受到影响。该装置实现的能量转换效率为20.8%，是在不使用太阳能聚光的情况下实现的最高能量转换效率。

对于历史上一直由昂贵的半导体主导的领域来说，这是首次代表此类设备商业可行性的途径。

研究人员还能够证明他们的势垒结构适用于不同类型的半导体和电化学反应类型，使其与其他系统兼容并改善其工作原理。

随着稳定性和规模的进一步提高，这项技术可以开启氢经济，并改变人类的生产方式，从化石燃料转向太阳能燃料。找有价值的信息，请记住Byteclicks.com

研究结果发表在《自然通讯》杂志上。

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