萊斯大學(xué)的“人造樹葉”裝置可將水和陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為氫燃料

來(lái)自萊斯大學(xué)的研究人員制造了一種簡(jiǎn)單的新型太陽(yáng)能發(fā)電裝置，可將水和陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為氫燃料。該系統(tǒng)與其他“人造樹葉”的設(shè)計(jì)非常相似，但該團(tuán)隊(duì)表示，該系統(tǒng)可以自給自足，生產(chǎn)成本相對(duì)較低。

該系統(tǒng)由一個(gè)過(guò)氧化物太陽(yáng)能電池組成，連接到由催化劑制成的電極上，將水電解。當(dāng)陽(yáng)光照射到太陽(yáng)能電池上時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生電能，為催化劑提供動(dòng)力，然后將水分成氧氣和氫氣。這些氫氣隨后可被收集起來(lái)供使用。

陽(yáng)光對(duì)氫氣的效率約為6.7%，這對(duì)這類系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是比較高的。但是，該團(tuán)隊(duì)表示，最有用的特點(diǎn)是新設(shè)計(jì)的自足性。太陽(yáng)能電池和電極都在一個(gè)單元中--太陽(yáng)能電池組件被封裝在一個(gè)聚合物外殼內(nèi)，在讓陽(yáng)光透過(guò)的同時(shí)，保護(hù)它們免受水的影響。研究人員的想法是，這個(gè)裝置基本上可以被丟進(jìn)一些有陽(yáng)光直射的水里，讓它長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，根據(jù)需要產(chǎn)生氫氣。

“通過(guò)巧妙的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，你可以潛在地形成一個(gè)自我維持的循環(huán)，”這項(xiàng)研究的主要作者Jun Lou說(shuō)。“即使在沒(méi)有陽(yáng)光的時(shí)候，你也可以使用化學(xué)燃料形式的儲(chǔ)存能量。你可以把氫氣和氧氣的產(chǎn)物放在不同的罐子里，然后再結(jié)合另一個(gè)像燃料電池這樣的模塊，把這些燃料變成電能。”

該團(tuán)隊(duì)表示，他們還對(duì)過(guò)氧化物太陽(yáng)能電池進(jìn)行了調(diào)整，使其不需要像鉑金這樣的昂貴元件。相反，這些元件被換成了碳等廉價(jià)元素。這應(yīng)該會(huì)降低設(shè)備的生產(chǎn)成本，并使其商業(yè)化生產(chǎn)更加可行。除了氫燃料之外，“人造樹葉”設(shè)計(jì)也在探索作為生產(chǎn)電力、藥物、肥料、合成氣和其他有用的化合物的方法。

這項(xiàng)新研究發(fā)表在《ACS Nano》雜志上。