電力科技信息

瑞士開發低成本染料敏化太陽能電池

據《每日科學》網站報道，瑞士洛桑理工大學的科學家凱文·西沃拉領導的研究小組正致力于利用豐富而廉價的氧化鐵（鐵銹）和水研發一種新型染料敏化太陽能電池（DSSC），以利用太陽能制備氫氣。雖然發表在最新出版的《自然光學》上的這項研究成果目前仍處于試驗階段，但它代表了科學家在氧化鐵和染料敏化二氧化鈦太陽能電池研究方面的新突破。

染料敏化太陽能電池是一種模仿光合作用原理的太陽能電池，主要由納米多孔半導體薄膜、染料敏化劑和導電基底等幾部分組成。由于原材料豐富、成本低、工藝技術相對簡單，因此在規模化工業生產中具有較大優勢，對保護人類環境具有重要意義。

1991年，瑞士洛桑理工大學教授格蘭澤爾在染料敏化太陽能電池領域取得重大突破，成功研制出可利用水直接生產氫氣的太陽能電池。此后科學家們一直致力于研究低成本、高轉換率且能規模化生產的染料敏化太陽能電池。

通常研究人員多采用氧化鈦、氧化錫和氧化鋅等金屬氧化物作為納米多孔半導體薄膜，西沃拉研究小組所遵循的基本原理與格蘭澤爾相同，但采用氧化鐵作為半導體材料。其研制的設備采用完全自備式控制，設備所產生的電子用于分解水分子，并將其重新組成氧氣和氫氣。該研究小組人員利用光電化學技術致力于解決困擾氫氣制備的最關鍵問題—成本。

西沃拉說：“美國的一個研究小組已能將染料敏化太陽能電池的轉換效率提高到12.4%。盡管理論上其前景很誘人，但該方法生產電池的成本太高，生產面積僅為10 cm2的電池成本就高達10000美元。”因此，西沃拉研究小組一開始就給自己設定了一個目標，即僅采用價格低廉的材料和技術。

西沃拉指出，他們研制的設備中最昂貴的部分是玻璃面板。目前新設備的轉換效率依然較低，僅為1.4%～3.6%，但該技術潛力很大。研究小組還致力于研制一種簡易便捷的制作工藝，比如利用浸泡或擦涂的方式制作半導體薄膜。西沃拉說：“我們希望未來幾年內將轉化效率提高到10%左右，生產成本降為每平方米80美元以下。如果能實現此目標，就能較傳統的制氫方法更具競爭力。”

西沃拉預計，采用氧化鐵作為半導體材料的串聯電池技術，其轉換效率最終將能夠達到16%，同時成本也將會很低廉，這是該技術的最大優勢。如果能夠以廉價的方式成功儲存太陽能，這項發明將大幅提升人類利用太陽能的力度，成為利用可再生能源的一種可靠方式。

信息來源：科技日報

英國科學家模擬植物制造零碳能源

據路透社報道，為探索更為高效的太陽能利用方式，來自英國東英吉利大學、劍橋大學和利茲大學的科學家正在研究如何模擬植物利用太陽光的方式來生產氫氣。

氫氣能的排放為零，可以作為交通能源或者用于產生電力。本項研究將利用合成生物技術，模擬植物吸收太陽能并將水分解為氫氣和氧氣的過程。科學家們堅信，模擬植物光合作用比現有的太陽能轉換系統更能高效地利用太陽能。

東英吉利大學的首席研究員朱爾·巴特（Julea Butt）說：“我們將建立一個人工光合作用系統，在微生物上面放置微型太陽能板，使之能夠利用太陽光促進氫能生產，這種根據需求釋放能量的技術無疑更為先進。未來我們的光催化劑將會得到廣泛應用，通過微小的改動就可以利用太陽能生產碳基燃料、藥品和精細化工。”

事實上，許多國家都已經開始發展可再生能源，如太陽能、風能或生物燃料，并尋找比化石燃料更具競爭優勢的能源。巴特說：“許多可再生能源資源如太陽光、風和潮汐，大部分都還未得到開發，主要的障礙在于需要將可再生能源資源轉化為所需要的能源的利用形式。”

目前，由于各國政府都在努力減少化石能源消耗所導致的溫室氣體，英國科學家將聯合其他國家的研究人員，共同開發人工光合作用。

然而，隨著二氧化碳排放持續上升，一些專家認為應采取地球工程技術等更奇特的措施防止到本世紀末全球平均氣溫升高2°C的情況發生。該技術主要利用人工云或在太空中安裝反射鏡，阻止太陽光進入地球表面。當前，這些技術還遠未達到可以大規模使用的階段，并且成本昂貴。

信息來源：人民網

我國首臺高性能1 MW級燃氣輪機研制成功

近日，由中國南方航空工業（集團）有限公司牽頭，中國科學院工程熱物理研究所作為核心機主設計單位參與，聯合中國航空動力機械研究所、北京理工大學和清華大學共同完成的國家高技術研究發展計劃（863計劃）先進能源技術領域微型燃氣輪機重點項目課題“1 MW級微型燃氣輪機及其供能系統研制”，在株洲通過了國家科技部組織的課題驗收，標志著我國首臺高性能1 MW級燃氣輪機研制成功。

1 MW級微型燃氣輪機廣泛應用于分布式能源系統和車船動力，由于其技術難度高，只有美、日等少數發達國家掌握其設計技術，目前我國高性能微小型燃氣輪機完全依賴進口。該項目于2009年正式啟動，以工程熱物理研究所譚春青研究員為首的研究團隊在該項目中圍繞核心機研制，經過4年的研究，掌握了MW級燃氣輪機核心部件設計、試驗和制造的關鍵技術，攻克了MW級燃氣輪機熱電聯供系統集成的關鍵技術，完成了MW級燃氣輪機及供能機組的研制，實現了國產先進MW級燃氣輪機熱電聯供供能系統的應用示范。該燃氣輪機功率為0.8 MW，系三轉子結構，采用雙級閉式離心壓氣機、環形回流燃燒室、高低壓燃氣渦輪和具有可調導葉的動力渦輪技術，可以實現輸出功率從零至滿負荷范圍的自由變換。除可運用于分布式供能外，還可以用于車船動力等行業，市場應用前景廣闊。

來源：中國新能源網

日本研制出可耐受2萬伏電壓的晶體管

日本京都大學的一個研究小組以碳化硅為材料，開發出了能耐受2萬伏電壓的晶體管，這是開發耐受高電壓電力轉換回路的重要步驟。這一技術具有世界先進水平。

變電設備等器材中使用的晶體管主流材料是硅，但硅所能承受的最大電壓只有6000～8000 V。該研究小組將碳和硅按比例合成，生產的碳化硅更加耐熱，碳化硅晶體管的電力轉換效率也非常高，能夠用于制造低損耗的變電設備。

信息來源：商務部網站