物理科技生物学-PHYICA

“人造树叶”的概念激发了对藤井纳奥米太阳能燃料生产的研究

纳米技术 2022-03-29 23:58:51

莱斯大学的迈克·威廉姆斯 一个示意性的电子显微镜横截面显示了一个集成的太阳能催化剂的结构,该催化剂将水分解成氢燃料和氧

莱斯大学开发的模块可以直接浸入水中,当暴露在阳光下时产生燃料

学分:嘉良/莱斯大学 莱斯大学的研究人员创造了一种高效、低成本的装置,可以将水分解产生氢燃料

该平台由水稻材料科学家俊楼的布朗工程学院实验室开发,集成了催化电极和钙钛矿太阳能电池,当被阳光激发时,产生电能

电流流向将水转化为氢气和氧气的催化剂,阳光转化为氢气的效率高达6

7%

这种催化并不新鲜,但实验室将钙钛矿层和电极封装成一个模块,当放入水中并置于阳光下时,无需进一步输入就能产生氢气

该平台是由美国化学学会杂志《纳米ACS》的主要作者、莱斯博士后研究员贾亮和他们的同事介绍的,他们说,这是一种可自我维持的燃料生产设备,批量生产应该很简单

娄(音译)说:“这个概念与人造树叶大致相似。”

“我们拥有的是一个集成模块,它可以将阳光转化为电能,驱动电化学反应

它利用水和阳光获取化学燃料

" 钙钛矿是具有立方体晶格的晶体,已知它能收集光

迄今为止生产的最有效的钙钛矿太阳能电池的效率达到25%以上,但是材料昂贵,并且容易受到光、湿度和热量的影响

“贾已经用碳之类的替代品取代了钙钛矿太阳能电池中更昂贵的成分,如铂,”楼说

“这降低了商业应用的准入门槛

像这样的集成设备很有前途,因为它们创造了一个可持续的系统

这不需要任何外部电源来保持模块运行

" 梁说,关键成分可能不是钙钛矿,而是封装它的聚合物,保护模块,并允许长时间浸泡

“其他人已经开发了催化系统,用电线将水面下的太阳能电池连接到浸入的电极上,”他说

“我们通过用一层聚合物薄膜封装钙钛矿层来简化系统

" 梁说,图案化的薄膜可以让阳光到达太阳能电池,同时保护它,并作为电池和电极之间的绝缘体

“通过一个聪明的系统设计,你可以潜在地做出一个自我维持的循环,”楼说

“即使没有阳光,你也可以以化学燃料的形式利用储存的能量

你可以把氢和氧的产物放在不同的容器中,并加入另一个模块,如燃料电池,将这些燃料转化为电能

" 研究人员说,他们将继续改进封装技术以及太阳能电池本身,以提高模块的效率

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