太阳能氢燃料更进一步

太阳能氢燃料更进一步

得益于巴斯大学可持续化学技术中心的最新研究,一种更便宜、更清洁、更可持续的利用阳光从水中制取氢燃料的方法更进一步。

由于全球领导人面临着为解决气候变化紧急情况而大幅减少碳排放的压力,迫切需要开发清洁能源替代燃烧化石燃料。氢是一种零碳排放的燃料替代品,可以用来驱动汽车,只生产作为废物的水。

它可以通过将水分解成氢和氧来制造,但是这个过程需要大量的电。大多数电力是由燃烧甲烷产生的,因此巴斯大学的研究人员正在开发新的太阳能电池,这种电池直接利用光能来分解水。

目前市场上的大多数太阳能电池都是由硅制成的,但是它们的制造成本很高,而且需要大量的纯硅来制造。它们也非常厚重,这限制了它们的应用。

钙钛矿太阳能电池采用与钙钛氧化物具有相同3D结构的材料,制造成本更低,更薄,而且可以很容易地打印在表面上。它们还可以在低光照条件下工作,产生比硅电池更高的电压,这意味着它们可以在室内用于为设备供电,而无需插入电源。

其缺点是它们在水中不稳定,这给它们的发展带来了巨大障碍,也限制了它们直接用于清洁氢燃料的生产。

巴斯大学可持续化学技术中心的科学家和化学工程师团队通过使用石墨(铅笔芯中使用的材料)防水涂层解决了这个问题。

他们将涂层的钙钛矿电池浸入水中,并利用收集到的太阳能将水分解成氢和氧,以此来测试防水性能。涂层细胞在水下工作30小时,比以前的记录长10小时。

在这段时间之后,将外套夹在细胞上的胶水就失效了;科学家们预计使用更强力的胶水可以使细胞稳定更长的时间。

以前,含有铟的合金曾被用来保护太阳能电池的分水,但是铟是一种稀有金属,因此价格昂贵,而且获取它的采矿过程是不可持续的。

巴斯团队使用的是商业上可买到的石墨,这种石墨比铟便宜且更可持续。

化学高级讲师佩特拉·卡梅伦博士说:“钙钛矿太阳能电池技术可以使人们更负担得起太阳能,并可以将太阳能电池印在屋顶瓷砖上。然而,目前它们在水里是不稳定的——如果太阳能电池在雨水中溶解的话,它们就没什么用处了!’

“我们已经开发出一种涂层,可以有效地防水电池的一系列应用。最令人兴奋的是,我们使用了商用石墨,它比以前尝试过的材料更便宜,更可持续。”

钙钛矿型太阳能电池比硅基电池产生更高的电压,但仅仅使用太阳能电池还不足以分裂水。为了解决这个问题,研究小组正在添加催化剂,以减少驱动反应所需的能量。

玛丽·居里火灾研究员、可持续化学技术中心的博士生伊莎贝拉·波利说:“目前氢燃料是通过燃烧甲烷来制造的,甲烷既不清洁也不可持续。

“但我们希望将来我们能用钙钛矿电池从太阳能中生产出清洁的氢和氧燃料。”

这项研究是与斯旺西大学的特定团队合作完成的。

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