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钙钛矿电池制氢 美新型“人造叶子”效率再提高

光伏电池组件  来源:十轮网    2020/5/8 9:25:34  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:人工光合作用是种利用阳光来电解水的绿色制氢技术,过去人们大多都以硅材为主,虽然便宜容易取得,但转换效率着实不高,也存有稳定性问题,而现在美国科学家把硅材换成光电领域的黑马:钙钛矿太阳能电池,成功提高制氢效率。

人工光合作用设备有如一片“人造叶子”,多由层层光吸收材料制成,每层负责吸收不同光波长,随后发电让催化剂(catalytic electrode,触媒电极)在水中分解氢气与氧气,这些光吸收材料多是由硅与钒酸铋制成,只不过在太阳能电池领域大放光彩的晶体硅材料,到水中效率就大打折扣,最终影响制氢效率。

而这次美国莱斯大学科学家(Rice University)决定换一种材料试试,并看中近几年备受瞩目的钙钛矿太阳能电池,其转换效率已经在十年间从3 %提高到25%,团队在实验中也改良钙钛矿太阳能电池材料,避免使用昂贵的白金材料,进而降低成本。

除此之外,通常钙钛矿太阳能电池都有不耐湿、热与水等缺点,为此团队还用特殊的Surlyn聚合物材料将电池好好地裹起来保护着,让电池可以长时间浸泡在水中,工程学院莱斯材料实验室科学家Jun Lou表示,团队开发的催化系统可连接太阳能电池与浸在水中的触媒电极,并通过简单的聚合物封装技术简化这个设备。

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(Source:莱斯大学)

根据团队发布在《ACS Nano》的研究,新型人造叶子是由两个串联起来的钙钛矿太阳能电池与两个CoP触媒电极组成,其中新设备的光电解水制氢效率为6.7%,同时这项研究也通过特殊的聚合物封装技术,让钙钛矿电池也能无惧水,在水中吸收阳光转换成电力,最后供电极分解水。

Lou表示,纵使没有阳光,团队也可以用另一种形式来存储阳光能量,将氢气与氧气分别存放在存储容器中再用燃料电池等设备转换成电力。同时这种人造叶片除了用在发电领域,团队也在寻找跨入药物、肥料、合成气等领域。


原标题:钙钛矿太阳能电池也能用来制氢,美新型“人造叶子”效率再提高

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