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钙钛矿也能用来制氢,光电化学制氢效率破纪录达20.8%

2023-7-24 未解之谜网

过去太阳能制氢主要采用昂贵的半导体材料,如今美国科学家透过将下一代卤化物钙钛矿半导体与电催化剂结合在一起,打造出单一、耐用、高效且经济的设备,太阳能转换氢的效率还破纪录达 20.8%。

美国莱斯大学团队打造的光反应炉,关键要素便是防腐蚀屏障,在不阻碍电子传递的前提隔离半导体跟水,利用太阳能收集的电力,将原料转化为燃料。主要作者 Austin Fehr 表示,干净能源经济最大的挑战便是用阳光来制造化学品,但我们设计新的系统,能吸收光并在表面完成电化学水分解反应。

这种光电化学电池,一个系统整合光吸收、光转换成电、用电来促成化学反应,最终将水分解为氧气跟氢气,相当环保,可是光电化学技术的绿氢技术往往受限效率低跟半导体成本高的阻碍,Fehr 表示,团队开发的设备只需光跟水就能产生绿氢,采用非常便宜的半导体,最后还得出破纪录效率。

团队采用的半导体为卤化物钙钛矿,众所周知钙钛矿在水中极不稳定,绝缘涂层不是会破坏功能,就是有损效率,共同作者 Michael Wong 表示,过去两年来,团队反覆尝试不同的材料和技术。

最终打造关键屏障,Fehr 表示,屏障需要两层,一层用来挡水、一层在钙钛矿层和保护层之间建立良好电接触,这也让团队打造出最高效率且无聚光效果的光电化学电池,团队认为,过去光电化学电池一直以来都是使用昂贵的半导体,因此该光化学电池使用便宜的卤化物钙钛矿半导体,也是史上第一次,带来庞大商业可行性。

团队认为,未来随着稳定性和规模进一步提升,这技术有望开启氢能经济,改变我们的氢能生产方式,从化石燃料转向太阳能燃料。

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