以色列研究人員開發太陽能制氫技術 有望投入實際應用

2020-09-12 藻類生態鏈

以色列研究人員開發太陽能制氫技術 有望投入實際應用

Elisha 蓋世汽車2020-9-9

研究人員開發了一種太陽能技術，可將水分解成氫氣和氧氣，並達到創紀錄效率水平。

蓋世汽車訊 據外媒報導，以色列和義大利科學家開發出一種可再生能源技術，可將太陽能轉化為氫燃料。據稱，該技術正處於「實際」可行的臨界點。

圖片來源：spectrum

這種新的太陽能技術將以一種可持續的方式，將水和陽光轉化為可供燃料電池存儲的能源，而所儲存的電力可以併入電網，也可用於由燃料電池驅動的卡車、火車、汽車、輪船、飛機或工業流程。以色列理工學院化學系副教授Lilac Amirav表示，可以把這項研究看作是一種人工光合作用。（如果可以擴大規模，該技術最終將成為「太陽能工廠」的基礎，其中太陽能集熱器陣列將水分解成氫燃料，以及一種或多種工業化學品。)

Amirav說:「我們從一種半導體開始，它與太陽能電池板上的半導體非常相似。」但是，他們研究的不是利用太陽光釋放電子電流的光電路線，而是利用太陽光有效地、經濟地從水分子中剝離氫。

到目前為止，最大的障礙是氫和氧一旦分離就很容易重新結合。也就是說，除非能在反應過程中加入催化劑，使這兩種元素彼此分離。因此，Amirav及其同事開發了一種棒狀納米顆粒，長50-60納米，直徑只有4.5納米，頂端都有直徑2-3納米的鉑球，就像固定在吸管末端的納米彈珠。自2010年，該團隊一直在調整設計，以最大限度地提高棒狀納米顆粒的性能，將「太陽能轉化為化學能」，儘可能多地提取氫氣和多餘能量。

從水中生成氫分子的同時，也會產生氧氣，必須合理處理這些副產品。Amirav說：「氫是一種燃料，當你考慮人工光合作用時，你關心的是氫。在這一過程中，氧不是一個有趣的產物，它是一個瓶頸。」從水分子中分裂出來的氧氣，也會帶走反應能量，這是無法迴避的事實。如果不對其加以利用，最終會浪費太陽能，導致整體反應效率下降。因此，研究人員在這一過程中加入另一反應。他們的鍍鉑納米棒催化劑，不僅可以利用太陽能將水轉化為氫，還能利用釋放出來的氧氣，將有機分子苄胺轉化為工業化學物質苯甲醛(通常用於染料、香料提取物和香水)。

總而言之，這類納米棒可以將入射陽光能量的4.2%轉化為化學鍵。僅僅考慮到氫燃料的能量，就可以將3.6%的太陽能轉化為儲存燃料。這些數字可能看起來微不足道，但仍高於以前技術所能達到的1-2%。根據美國能源部的數據，效率達到5- 10%，是太陽能制氫「實際可行的門檻」。

研究人員通過人工智慧數據挖掘專家進行新研究，以進一步提高效率。Amirav表示:「我們正在尋找可替代的有機轉換方案。」研究人員希望，他們的太陽能工廠可以生產氫燃料和其它一系列有用的工業副產品。利用他們的人工光合作用工藝，未來可以產生低排放能源，以及一些有益的化學提取物。

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