德发明太阳能电解水制氢新工艺
2019/10/15 15:35:42
2010
德国柏林的赫尔姆茨太阳能燃料研究所研究人员应用特殊纳米材料，日前发明了高效利用太阳能制氢新工艺。这种纳米材料可以使太阳能转化为电能的效率达到80%。
新工艺采用的是水电解原理。在中学课堂上我们就知道，将两根电极插入水中，在电磁场作用下，水可以分解成氢气和氧气。氢是一种可以存储的能源，氢燃料电池可以应用在汽车等众多领域。通常电解水需要耗费大量电能，在产生氢能的同时又在消耗能源。这种能源转化并不经济，于是赫尔姆茨太阳能燃料研究所研究人员想到了利用太阳能，但是太阳能的能源转换效率通常比较低，不能满足电解水需要，为此他们研究出一种纳米材料电极。这种电极可以大大提高太阳能转换为电能的效率，从而提高电解水的制氢能力。
研发利用太阳能电解水的电极材料并不是件容易的事，因为电解水制氢过程最好是在酸性环境下进行，但这样的环境容易使太阳能电池生锈，而且采用传统电极需要昂贵的稀有金属铂或铂铱化合物。为此，研究人员想出一个解决办法，他们用黄铜制成用二氧化钛包覆的透明、轻质的薄膜材料。二氧化钛薄膜是多晶体，并含有铂纳米颗粒。这种新的金属复合材料可以在阳光照射下产生0.5伏特的光压，以及每平方厘米38毫安的光电能，并能作为制氢的催化剂，也可防止电极生锈。
该项目负责人尼德利克称，采用这项新技术可以使阳光中可见光的80%转化成光电能并用于制氢。目前该项目还有许多试验要做，要达到实际应用效果，复合电极之间的电磁场至少要达到1.8伏特。尼德利克表示，“我们的实验证明，未来完全可以利用太阳能来生产氢燃料。我们已与一家公司合作使光制氢项目工业化”。
