太陽能關閉「實際」制氫

以色列和義大利的科學家已經開發了一種可再生能源技術，可以將太陽能轉化為氫燃料-據報導，這種技術處於「實際」可行性的門檻。

這項新的太陽能技術將提供一種可持續的方式，將水和陽光轉化為燃料電池可存儲的能量，無論是將存儲的電力饋入電網還是用於燃料電池驅動的卡車，火車，汽車，輪船，飛機或工業過程。

海法以色列技術學院Technion的化學副教授Lilac Amirav說，將這項研究視為一種人造的光合作用。(如果可以擴大規模，該技術最終將成為「太陽能工廠」的基礎，在該工廠中，太陽能集熱器的陣列將水分解成氫燃料的存儲庫–以及出於下面討論的原因，一種或多種其他工業化學品)

「我們[開始]的半導體與太陽能電池板非常相似，」 Amirav說。但是，他們正在研究的反應不是採用利用陽光來釋放電子電流的光伏路線，而是利用陽光來有效，經濟地從水分子中剝離氫。

迄今為止，最大的障礙是氫和氧一旦分解就很容易重新結合-也就是說，除非將催化劑引入反應中，使水的兩個組成元素彼此分離。

進入棒狀納米顆粒Amirav和合作研究人員已經開發。棒狀的棒(長50-60納米，直徑僅為4.5 nm)全部用直徑為2-3 nm的鉑金球打磨，就像將納米尺寸的大理石固定在吸管的末端一樣。

自2010年以來，當該團隊首次開始發表有關此類特殊調節的納米棒的論文時，他們就一直在對設計進行調整，以最大程度地發揮其從「太陽能到化學能轉化」中提取儘可能多的氫和過量能量的能力。

這使我們回到了那些「其他」工業化學品。由於從水中產生分子氫也會產生氧氣，因此他們意識到必須弄清楚該副產物的處理方法。「在考慮人工光合作用時，您會關心氫-因為氫是一種燃料，」阿米拉夫說。氧氣不是那麼有趣的產品。但這是該過程的瓶頸。」

從分解的水分子中釋放出的氧氣也帶走了反應中的能量，這一事實無可避免。因此，除非加以利用，否則它最終僅代表浪費的太陽能，這意味著整體反應效率下降。

因此，研究人員對該過程增加了另一種反應。他們的鉑尖端納米棒催化劑不僅利用太陽能將水轉化為氫，還利用釋放的氧氣將有機分子苄胺轉化為工業化學苯甲醛(通常用於染料，調味提取物和香水中)。

總而言之，納米棒將入射光的4.2%轉化為化學鍵。僅考慮氫燃料中的能量，它們就能將3.6%的陽光能量轉化為儲存的燃料。

這些似乎微不足道。但是3.6%仍然比以前的技術所達到的1-2%範圍要好得多。根據美國能源部的說法，要達到研究人員所說的「太陽能氫生產的「實際可行性閾值」，所需的效率只有5%到10%。

在今年2月至8月之間，Amirav和她的同事在《NanoEnergyandChemistry Europe》雜誌上發表了有關上述創新的文章。他們最近還在美國化學學會的秋季虛擬會議上介紹了他們的研究。

在他們的演講中暗示了他們未來的工作方向，他們通過與AI數據挖掘專家的新工作來取笑進一步提高效率。

「我們正在尋找替代性的有機轉型，」 Amirav說。她和她的合作者希望，這樣一來，他們的太陽能工廠可以生產氫燃料以及一系列其他有用的工業副產品。將來，他們的人工光合作用過程可能產生低排放能量，並加上一些有益的化學提取物，以作為「實用的」和「可行的」副作用。

來源：環球能源網

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