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人造绿叶制氢发展进展

2019/10/15 13:29:002078

据http://theenergycollective.com/报道：科学家正在研发“人造绿叶”。这种能源创新技术听起来十分简单：使用精巧、便宜、经特殊设计的绿叶采集太阳光，利用水制取氢气，进而为小型燃料电池提供燃料。如能进一步扩大规模，这种技术将能大幅提高太阳能的利用效率，成为取代化石燃料的又一良好选择。

“人工绿叶”的实质是光电化学电池。我们都知道光伏电池是将光转化为电，而光电化学电池是将光收集后转化为高能电子，从而将水裂解为氢气和氧气。科学家已经研究出大量高效的催化剂，但成本过高。目前这项技术的关键是开发出既廉价又高效的催化剂，使技术的大规模应用成本降低。美国国家标准技术研究所最新研究了一种硅基光电化学电池。他们用二氧化硅层将半导体与上层的镀铂钛电极隔离开来。二氧化硅层很薄，不会影响光电子的采集和传递。光电子经二氧化硅层传递到半导体，而激发的电子将向反方向传递到电极上，经催化剂帮助制取氢气。研究所称这种新设备的制造工艺成本很低，可以使用电子工业已经普遍应用的标准制备方法。但是，除成本外，光电化学电池的另外一大瓶颈是防止电极或设备及催化剂受到腐蚀，并产生生物膜，因此这种反应中要使用干净的水。科学家最近想到了办法解决这个问题。他们将催化剂的表面糙化，从而有助于防止生物膜的产生。有趣的是，这种糙化后的催化剂表面具有自我修复功能。它们易脆会破碎，但却又能重组起来。研究所计算出了设备的效率为2.9%，是现有最好的硅基催化剂设计效率的15倍，并且还有提升的空间。设备如果大规模生产，效率自然会巨大提升，所以极具商业化前景。