以色列設計電池分離PEC水分解系統 太陽能轉化為氫氣的效率達30%

2020-12-04 同花順財經

蓋世汽車訊 據外媒報導，以色列的研究人員設計了一種分離電池光電化學（PEC）的水分解系統，該系統分離氫電池和氧電池，用於集中制氫，而氫氣可用於氫燃料汽車等多個領域。

（圖片來源：greencarcongress.com）

光伏發電水分解系統（PV-電解）結合了商業光伏發電和水電解技術，已經成功在多個試點工廠和氫燃料補給站進行演示。經報導，該系統的太陽能轉化為氫氣（STH）效率最高，達30%，由聚合物電解質膜（PEM）電解槽構成，該電解槽由一個磷化銦鎵（InGaP）/砷化鎵（GaAs）/鎵砷長波長（GaInNAsSb）三聯太陽能電池提供動力，經過了48小時的測試。雖然效率高，但是設備複雜，成本高，使其無法應用於實際。而由傳統矽光伏模塊和鹼性電解槽製成的PV電解系統的STH效率通常低於10%。

光電化學水分解技術的靈感來自於自然光合作用，結合收穫的光和電化學電源轉化成的化學能，存儲在氫鍵中，氫鍵中的半導體光電極與水之間的固態/液態界面上，會同時發生兩種反應，從而為太陽能轉化和存儲提供一個富有競爭力的解決方案。

目前的研究為之前的研究提供了補充，此前的研究中，在純電解裝置中提出並演示了電池分離的概念，展示了一臺電池分離串聯PEC-PV設備，以在氫電池和氧電池中進行分離電池光電化學水分解制氫，解決了設計、製造和優化用於評估大規模製氫設備時面臨的挑戰。

氧電池包括兩個100平方釐米的、背靠背拼接的赤鐵礦光電陽極，與矽微型PV模塊串聯放置，為驅動非輔助太陽能水分解技術提供必要的偏壓。氫電池中含有陰極，它與氧電池在物理上是分離的。電池級氫氧化鎳電極置於兩個電池中，以調節陰極和陽極之間的離子交換。該原型系統還成功也在室外自然光照條件下進行了運行演示。

簡而言之，該分離系統解決了大型PEC水分解技術面臨的最大挑戰之一：從太陽能場中分布的數百萬個PEC電池中收集氫氣。在新系統中，陽極和陰極之間的離子交換由鎳（氧化）氫氧根輔助電極介導，從而使兩個電池能夠物理分離。氧電池包括連接到矽微型PV模塊的赤鐵礦光陽極PEC-PV串聯堆棧，而氫電池是具有鍍鉑鈦網陰極的電解電池。

該系統使用100平方釐米的赤鐵礦(a-Fe2O3)光陽極和氫氧化鎳(Ni(OH)2)/氫氧化物(NiOOH)電極作為氧化還原介質，此外，該系統組件及其配置的運行條件針對日常循環進行了優化，在短路電流平均為55.2 mA的情況下，在無附加偏置的太陽模擬光照下進行了10次，每次8.3小時的循環。研究人員表示，此類結果表明分離氫電池與氧電池的PEC水分解系統成功運行了。

來源: 蓋世汽車網

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