光電制氫裝置轉(zhuǎn)化效率破紀(jì)錄

據(jù)報(bào)道，萊斯大學(xué)研究人員發(fā)明了一種光電技術(shù)制氫裝置，該裝置將下一代鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體與電催化劑集成在一個單一的、耐用的、具有成本效益和可擴(kuò)展的裝置中，是一個太陽能驅(qū)動的水分解電池。研究表明，該裝置實(shí)現(xiàn)了破紀(jì)錄20.8%的太陽能制氫轉(zhuǎn)換效率。

該技術(shù)是清潔能源發(fā)展的重要一步，可以作為一系列化學(xué)反應(yīng)的平臺，利用太陽能收集的電能將原料轉(zhuǎn)化為燃料。Aditya Mohite實(shí)驗(yàn)室使用防腐屏障將半導(dǎo)體與水隔離，而不阻礙電子的轉(zhuǎn)移，建造了集成光反應(yīng)器，可以吸收光并在其表面完成電化學(xué)水分解，這種裝置被稱為光化學(xué)電池，光吸收、轉(zhuǎn)化為電并為化學(xué)反應(yīng)提供動力都發(fā)生在同一裝置中。目前光電技術(shù)生產(chǎn)綠氫受半導(dǎo)體效率低和成本高的限制，但該裝置能量轉(zhuǎn)換效率高并且使用半導(dǎo)體價格較低。

Aditya Mohite實(shí)驗(yàn)室將太陽能電池轉(zhuǎn)化為一個可以利用收集的能量將水分解成氧氣和氫氣的反應(yīng)裝置，但鹵化物鈣鈦礦在水中極不穩(wěn)定，用于隔離半導(dǎo)體的涂層最終將破壞功能。研究人員表示，通過嘗試不同的材料和技術(shù)，可以通過建立兩層屏障解決鈣鈦礦不穩(wěn)定問題，一層阻擋水，另一層在鈣鈦礦層和保護(hù)層之間保持良好的電接觸。結(jié)果表明，在沒有太陽能集中的情況下，使用鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體的光化學(xué)電池效率最高。研究人員表示，此前該裝置使用的半導(dǎo)體效率低、成本高，該技術(shù)可能是此類裝置首次實(shí)現(xiàn)商業(yè)可行性的途徑。隨著穩(wěn)定性和規(guī)模進(jìn)一步提高，該技術(shù)可以開辟氫經(jīng)濟(jì)，改變從化石燃料到太陽能燃料的生產(chǎn)方式。