光電制氫裝置轉化效率破紀錄

據(jù)報道，萊斯大學研究人員發(fā)明了一種光電技術制氫裝置，該裝置將下一代鹵化物鈣鈦礦半導體與電催化劑集成在一個單一的、耐用的、具有成本效益和可擴展的裝置中，是一個太陽能驅動的水分解電池。研究表明，該裝置實現(xiàn)了破紀錄20.8%的太陽能制氫轉換效率。

該技術是清潔能源發(fā)展的重要一步，可以作為一系列化學反應的平臺，利用太陽能收集的電能將原料轉化為燃料。Aditya Mohite實驗室使用防腐屏障將半導體與水隔離，而不阻礙電子的轉移，建造了集成光反應器，可以吸收光并在其表面完成電化學水分解，這種裝置被稱為光化學電池，光吸收、轉化為電并為化學反應提供動力都發(fā)生在同一裝置中。目前光電技術生產(chǎn)綠氫受半導體效率低和成本高的限制，但該裝置能量轉換效率高并且使用半導體價格較低。

Aditya Mohite實驗室將太陽能電池轉化為一個可以利用收集的能量將水分解成氧氣和氫氣的反應裝置，但鹵化物鈣鈦礦在水中極不穩(wěn)定，用于隔離半導體的涂層最終將破壞功能。研究人員表示，通過嘗試不同的材料和技術，可以通過建立兩層屏障解決鈣鈦礦不穩(wěn)定問題，一層阻擋水，另一層在鈣鈦礦層和保護層之間保持良好的電接觸。結果表明，在沒有太陽能集中的情況下，使用鹵化物鈣鈦礦半導體的光化學電池效率最高。研究人員表示，此前該裝置使用的半導體效率低、成本高，該技術可能是此類裝置首次實現(xiàn)商業(yè)可行性的途徑。隨著穩(wěn)定性和規(guī)模進一步提高，該技術可以開辟氫經(jīng)濟，改變從化石燃料到太陽能燃料的生產(chǎn)方式。