登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
美国科学家丹尼尔·诺切拉(DanielNocera)日前在第241届美国化学学会的年会上宣布了其研究小组的最新进展——一种廉价高效的“人工树叶”。他在报告中说:“将一加仑水和人造树叶放置在阳光下,可以提供发展中国家一个家庭一天的基本用电。”这个发明引起了科学界乃至世界各国主流媒体的关注——它被认为是人类寻找替代能源的征程中一个里程碑式的发明,甚至有人认为这片小小的“树叶”可能将彻底解决未来的能源和与之相关的环境问题。
“人工树叶”简介
“人工树叶”是一种如扑克牌大小的片状材料,使用方法也非常简单:将它放在水中,暴露在太阳光下,即可将水有效地分解为氧气和氢气,这些气体再被输送到一个分离的燃料电池中储存并发出电力。
英国出版的ChemicalSocietyReviews(《化学学会评论》)杂志曾以封面形式报道了这一发现,图为该杂志当期封面图。
原理:电解水的过程
在说“人工树叶”之前,先让我们来了解一下自然界的树叶是怎么工作的。我们知道,植物是通过光合作用获取生长所需的能量的。这其中的原理非常复杂。简单地讲,树叶中有两套系统:光系统Ⅰ和光系统II。光系统Ⅰ负责吸收二氧化碳,生成植物生长需要的有机物。光系统II负责吸收太阳光,并将水分解为氧气,同时产生质子和电子。事实上,地球上95%的氧气来源于这一过程,而产生的电子和质子将会参与到与二氧化碳的反应中,从而生成淀粉及糖类有机物用于植物生长。当然,这中间还涉及许多复杂的生化反应过程,在这我们不再详细叙述。
与我们这一主题相关的是光系统II。在这一过程中,最关键、最复杂、也是最困难的过程就是将水分解为氧气。而在诺切拉教授的报告中提及的“人工树叶”,其核心正是模仿了树叶的这一过程——通过一种化学催化材料,将水在一定的电压下高效地电解为氧气,同时产生质子和电子;产生的质子与电子可以结合,生成氢气,提供一种清洁的能源。在这一过程中所需的电力,将由硅太阳能电池供给。
看了上面的介绍,也许有些人会有点失望,所谓“人工树叶”原来就是电解水啊,这不就是我们在高中化学时就学过的反应吗!简单讲,不就是用太阳能发电,再用电解水制氢气和氧气,然后再用氢气和氧气通过燃料电池来发电。
其实,诺切拉教授发明的核心就在于他们发现了高效廉价的电解水的电极催化材料,从而使得这一过程的经济性大大增加,让规模化应用成为可能。事实上,关于“人工树叶”的研究可以追溯到十多年前,但由于往往利用铂、钌等贵金属作为催化材料,而且寿命短暂,因此很难进一步进行规模化应用。而诺切拉的研究小组则采用相对廉价的钴、镍等金属化合物以及磷酸盐作为电极催化材料,不仅催化效率远高于传统材料,而且寿命更长、更稳定,使成本大大降低。
我们知道,现在太阳能电池已经得到了很大发展,但其最大的问题是缺乏持续性——只有白天或者光照条件好的情况下才可以发电,到了晚上或阴雨天,不仅无法产生电力,那些在白天产生的电力也不能储存。也就是说,如果不能即时使用,就会浪费掉。
而“人工树叶”则有效地解决了这个问题。白天,将太阳能电池产生的电力通过电解水转化为氢气和氧气,作为化学能储存起来;晚上或阴雨天,又可以随时通过燃料电池将储存的化学能转化为电能。
或许很多人会问,为什么我们要通过这么复杂的一种方式储存太阳能电池所发出的电力呢,我们有非常成熟的电池或其他方式啊!事实上也确实有人在这么做。但问题的关键在于“人造树叶”有其他方式无法比拟的优势。
首先,“人造树叶”的储能效率非常高。举个例子,电池的能量密度只能达到约0.1-0.5MJ/kg,超级电容器仅为约0.01MJ/kg,而氢气的能量密度却高达140MJ/kg。通俗点说,同样质量的氢气储存的能量是电池的1400倍,是超级电容器的14000倍。利用氢气化学储能的优势是多么明显啊!其次,在这一过程中,所消耗掉的仅仅是水,因此也被形象地称为“水燃料”。事实上,即使是这些水在随后的放电过程中也会被再生出来,因此这一过程所需的仅仅是太阳光照而已。讲到这里,我想读者应该了解了:“人工树叶”并非一种新的获取能源的方式,其核心是一种高效的储存能源的方法。
核心:高效的储能方法
未来:发展空间无限
在为这一发明兴奋的同时,我们还应该清醒地意识到,所谓的“人工树叶”其实还存在着较大的局限性。首先,“人工树叶”并未真正实现自然界早已运行上亿年的树叶的全部功能,它仅仅模仿了树叶中光系统II中的局部功能。其次,它的运行也要依赖太阳能电池和燃料电池来完成。再次,它还需要新型的廉价的压缩气体系统以储存所产生的氢气和氧气,然后用于发电。因此,要把这一发明真正规模化应用还有很长的路要走。
即便如此,我们仍然可以看到这一发明在未来发展的广阔前景。正如前面所讲,这一发明的核心在于将电能高效地以氢能的形式储存起来。因此,其电力的来源也将不会仅局限于太阳能电池,也可以是风能、地热能、核能,甚至化石燃料的化学能等。比如说,很多人参观风力发电厂时会奇怪为什么有些风机并不运转,这并不是因为我们有太多的电力了,而是因为电网无法承受这些多出来的电力。据报道,由于无处储存,仅在美国,去年一年就损失了25TWh的风机潜在电力。而这一发明无疑将为解决这个问题提供新的途径。
“人造树叶”还有很大的发展空间。也许在不远的将来,“人造树叶”也能兼具光系统Ⅰ的功能:通过合适的化学反应,让“人造树叶”吸收二氧化碳生成有机物。在如今地球已不堪重负的今天,将废弃有害的二氧化碳通过这种类似于光合作用的方式转化成对人类有用的有机物(如糖、醇类等),将是多么伟大的发明啊!
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
“太阳能是自然界取之不尽用之不竭的绿色能源。”“二氧化碳分子式的排列就像两个人紧紧拉着手,这种结构让二氧化碳分子极具化学惰性。我们要做的就是强迫它在相对温和的条件下与别的物质发生反应,把它变废为宝。”在天津大学化工学院巩金龙教授眼里,如何催化“懒惰”的二氧化碳是实现其变废为宝的关
“二氧化碳分子式的排列就像两个人紧紧拉着手,这种结构让二氧化碳分子极具化学惰性。我们要做的就是强迫它在相对温和的条件下与别的物质发生反应,把它变废为宝。”在天津大学化工学院巩金龙教授眼里,如何催化“懒惰”的二氧化碳是实现其变废为宝的关键。在过去3年中,巩金龙团队在国家重点研发计划
据英国《卫报》报道,美国麻省理工学院化工科学家丹尼尔诺切拉在制作人工树叶领域有了新突破,他带领的研究团队采用廉价的镍钼锌化合物替代传统昂贵材料,完成了人工光合作用。光合作用,这种能将阳光转化为能量的自然方式已存在了大约4亿年。科学家们始终想模仿制成人工树叶,作为未来的燃料电池,但
美国科学家丹尼尔·诺切拉(DanielNocera)日前在第241届美国化学学会的年会上宣布了其研究小组的最新进展——一种廉价高效的“人工树叶”。他在报告中说:“将一加仑水和人造树叶放置在阳光下,可以提供发展中国家一个家庭一天的基本用电。”这个发明引起了科学界乃至世界各国主流媒体的关注——它被认为是人类寻找替代能源的征程中一个里程碑式的发明,甚至有人认为这片小小的“树叶”可能将彻底解决未来的能源和与之相关的环境
近日,兰考县人民政府与北京博雅洁能科技有限公司钙钛矿光伏组件项目签约仪式举行。县委常委、常务副县长张卫波代表兰考县政府签订合作协议。市委常委、县委书记陈维忠在致辞中指出,钙钛矿是一项革命性的技术,和兰考的光伏产业结合可以大大提升光伏整体的转换效率,代表着未来技术的发展方向。兰考也
6月19日,美的集团工业技术事业群旗下科陆电子、合康新能携多款储能、光伏新品亮相德国慕尼黑电池储能展(EESEurope2024)与太阳能展(IntersolarEurope2024),向全球客户展示了在大储、户用储能、光伏领域的设计研发、制造运维,以及智能管控方面的能力,为全球能源的绿色转型与可持续发展贡献力量。
截至6月18日,塔里木油田满深联合站10兆瓦槽式太阳能导油系统运行平稳,每天可节约天然气消耗3000立方米。目前,满深联合站、博孜处理站已建成投运2个搭载着槽式太阳能导油系统的光热示范站,标志着中国石油规模最大的槽式太阳能导油系统在塔里木油田诞生,为打造绿色低碳示范性油气处理站创造了有利条
2024上海SNEC展会期间,全球领先的光伏企业晶科能源宣布,与沙特国际电力和水务公司(以下简称“ACWAPower”)正式签署《太阳能光伏组件框架协议》,双方将通过此次联合加强新能源建设等领域的业务协同联系,共同提升全球绿色能源供给质量,推动全球绿色转型高质量发展。晶科能源作为全球领先的光伏企
6月13日,第十七届(2024)国际太阳能光伏与智慧能源大会暨展览会在上海国家会展中心开幕。此次展会,苏州聚晟携“御风者”多点驱动平单轴跟踪系统、“漫步者”可调支架、“跨越者”柔性支架、“自由者”双轴支架等多款产品及解决方案亮相,展示了其在定制化支架解决方案方面的最新成果,吸引数万名来自
6月11日,第十七届全球绿色能源领袖对话在上海洲际酒店举行,来自全球各地的行业领袖、学术权威、企业家代表以及媒体精英齐聚上海,共话能源新未来,携手推进产业新发展。太阳能公司党委书记、董事长、总经理张会学受邀出席,并围绕“中国绿色低碳能源发展探索与对外合作”的主题参加对话交流,阐述了
6月13日至15日,光伏行业年度盛会SNEC第十七届(2024)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会暨展览会在上海国家会展中心隆重举行!中节能太阳能股份有限公司党委书记、董事长、总经理张会学受邀参加第十七届全球绿色能源领袖对话。此次,中节能太阳能镇江公司携多款尖端产品与一体化服务方案强势亮相
30年质保,不止是承诺。太阳能组件的30年功率质保,对于恒日东旭太阳能来说,远不止是一个简单的理论承诺。在SNEC2024展会8.2H-F310展台,恒日东旭太阳能展出了一批特殊的展品,它们是公司在1980年代生产的单玻和双玻光伏组件。这些组件,经历了近40年的岁月洗礼,见证了光伏技术从起步到成熟的巨大转
汇聚国际太阳能光伏与智慧能源大会6月13日,SNECPV+第十七届(2024)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会在国家会展中心盛大开幕,海聚新能源以卓越的技术实力和前瞻性的战略布局,吸引了全球目光。此次盛会不仅汇聚了全球光伏和智慧能源领域的顶尖企业和创新技术,更成为推动全球能源转型和可持续发展的重要
2024年6月13日,光伏行业的年度盛事—SNEC第十七届(2024)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会暨展览会在国家会展中心(上海)盛大开幕。在这场光伏盛宴中,潞安太阳能公司凭借其创新的“竹”“墨”系列光伏组件产品以及首次亮相的户用智能光伏系统,成为展会上的耀眼明星。展会现场,“竹”“墨”
6月13日至15日,万众期待的第十七届(2024)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会暨展览会(SNEC)在上海国家会展中心隆重举行。此次展会,比亚迪太阳能携高功率新型N型光伏组件惊艳亮相,集中展示了公司的新型产品与前沿技术,展台现场人潮涌动、气氛热烈。全新视界,时尚主张作为光伏行业的颇具影响
6月20日,中国电力发布公告称,公司及其附属公司于2024年5月的合并总售电量为1144.92万兆瓦时,较去年同期增加28.11%;而2024年首5个月的合并总售电量为5244.55万兆瓦时,较去年同期增加32.70%。其中,2024年5月,公司全资拥有或控股的发电厂光伏售电量2,392,466兆瓦时,同比增长108.44%;1-5月光伏售电
上海,6月13日,在国家会展中心开幕的SNEC第十七届国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会暨展览会(以下简称SNEC2024)上,阿特拉斯·科普柯集团压缩机技术领域(以下简称阿特拉斯·科普柯)凭借其卓越的技术和产品,再次成为展会的焦点。作为光伏与智慧能源领域的重要参展商,阿特拉斯·科普柯展示了
6月20日,全球光伏行业最重要的盛会——IntersolarEurope2024在德国慕尼黑国际会展中心举办。作为光伏行业内的优秀企业,TCL光伏科技成功参展,并于展会期间发布了一系列尖端技术和崭新的合作方案,进一步履行了其对可持续发展和绿能未来的承诺。以下为您带来TCL光伏科技本次参展IntersolarEurope2024
北极星太阳能光伏网自巴彦淖尔市政府网站获悉,近日,内蒙古自治区巴彦淖尔市五原县15.38兆瓦光伏帮扶工程项目获得自治区批复。为进一步巩固拓展脱贫攻坚成果,五原县计划投资4900万元,在隆兴昌镇、复兴镇、套海镇、新公中镇等8个乡镇、办事处14个村民小组,建设14个分布式光伏发电站,采用“全额上网
6月19日,邦银金租党委书记马立携综合管理部、业务发展部、成都业务部相关负责人一行莅临浙江铭安参观交流。浙江铭安创始人、董事长褚铭,总经理孟黎华,副总经理王壮志等领导进行了热情接待与交流。褚董陪同来访领导参观了公司展厅,并向来访嘉宾介绍了公司现状、产品性能、业务规模以及未来规划。褚
6月20日,奥特维发布2024年上半年度主要经营数据的公告。根据公告,经奥特维财务部初步测算,预计2024年上半年度实现营业收入399,872.65万元至445,081.28万元,与上年同期相比,将增加148,124.01万元至193,332.64万元,同比增长58.84%到76.80%。归属于母公司所有者的净利润为69,249.01万元至77,241.52
北极星储能网获悉,6月20日,湘投新能源(宁夏)有限公司红寺堡区100MW光伏发电项目储能容量租赁服务中标候选人公示发布,储能租赁容量10MW/20MWh,服务期1年。中标候选人第1名:宁夏泽瑞新能源有限公司,投标报价157.65万元;中标候选人第2名:国润绿色(宁夏)能源有限公司,投标报价180万元;中标候选
6月20日,在“推动高质量发展”系列主题新闻发布会上,国家能源局新能源和可再生能源司司长李创军在表示,当前,中国光伏行业确实竞争非常激烈,为了引导产业健康发展,我们将采取以下几个方面的措施:首先,要巩固国内光伏发电的新增装机市场。稳定的国内市场,是我国光伏产业持续健康发展的“基本盘
在全球光伏发展迈向20周年的里程碑之际,“SNEC第十七届(2024)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会暨展览会”(简称“SNEC2024国际光伏两会”)于2024年6月13日在中国·国家会展中心(上海)盛大启幕,这场盛会将不仅是光伏科技的顶级盛宴,更是见证绿色能源革命的标志性时刻。沛城科技作为储能BMS全场景
广东电网有限责任公司关于属地区域2024年5月并网投运的户用光伏项目信息公布。2024年5月,广东省新增户用装机2428户,总规模为78.82MW,其中茂名、梅州、韶关列前三。原文通知如下:
6月13日,吉林省自然资源厅吉林省林业和草原局吉林省能源局关于印发《吉林省光伏发电项目用地实施办法(试行)》的通知,通知指出,光伏发电项目建设应符合国土空间规划,与自然环境、生态保护、军事设施、矿产资源开发以及其他产业项目建设用地统筹安排,合理确定新增用地规模、布局和开发建设时序,
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!