通过人工生产太阳能制氢的叶子

通过人工生产太阳能制氢的叶子

金属氧化物是廉价和稳定的太阳能分解水的极有前途的候选人,与阳光制氢。不幸的是,金属氧化物在这项工作中效率不高。已知的疗法是治疗热和氢。一项国际合作现在已经发现为什么这种疗法如此有效,为更高效、更便宜的太阳能制氢设备铺平了道路。

由于几个强大的原因,化石燃料的时代注定要结束了。作为化石燃料的替代品,氢似乎很有吸引力。气体具有巨大的能量密度,可以进一步储存或处理,例如甲烷,或者直接通过燃料电池提供清洁的电力。如果仅利用阳光生产,氢是完全可再生的,碳排放量为零。SMT贴片加工

人工树叶

类似于自然界的光合作用过程中,阳光也可以用在“人工叶”把水分解成氧和氢。人工叶将光敏半导体材料,可以达到超过15%的效率。 然而,使用昂贵的系统得到的那些记录的效率,也能分解水溶液中。成功的商业化成本需要下降,稳定性需要提高。

有缺点的好候选人

复合金属氧化物半导体是人工的很好的候选人的叶子因为它们在水溶液中的相对便宜和稳定。从太阳能燃料研究学院的科学家集中研究这些材料。直到现在,基于金属氧化物电极的显示效率适中(只有& lt;8%)。其中一个原因是它们的载流子(电子和/或空穴)流动性差,比砷化镓或硅这样的经典半导体低100倍。“更糟糕的是事实上在金属氧化物电荷载体往往有纳秒甚至皮秒很短的寿命。他们中的许多人消失才可以分解水”,Fatwa Abdi博士指出,在太阳能燃料研究所的专家。

氢热处理

克服这一局限的一种方法是在沉积后的金属氧化物层的氢气氛下进行热处理。Fatwa Abdi和他的同事已经研究如何处理影响寿命,和一个最有前途的金属氧化物电极缺陷的输运特性,钒酸铋(BiVO4)。

载流子寿命加倍

时间分辨电导率的测量显示,电子和空穴多活在氢气的体积作为长期重复治疗BiVO4较纯净的BiVO4。结果,阳光下的总光电流大大提高。进一步的测量和理论计算,德累斯顿由KAUST的同事在沙特阿拉伯提供的证据表明,在金属氧化物氢的存在下减少或停用在BiVO4散装点缺陷。我们的研究结果表明,氢处理导致电荷载体的陷阱减少,重组或丢失的机会减少。所以更多的载流子存活更长的时间,可能有助于分解水”,阿尔曼·阿卜迪说。 

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