像植物那样储存太阳能的创新光化学电池

2016-02-22 17:06:00
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        维也纳科技大学(Vienna Technical University)的研究人员开发出一款创新的光化学电池,可在室温下储存来自紫外线(UV)的能量。

        事实上,植物就能达到这个目的:植物能撷取阳光,并透过化学反应储存其能量。长久以来,许多研究人员试图透过技术复制这一机制,但至今都无法达到相同的效率。透过太阳光电系统能够将阳光直接转换成电能,但现有的太阳电池效率并不高,尤其是在高温下。如果将电能用于产生氢,就能以化学的形式进行储存;然而,同样地,这种过程的效率也极其有限。

        维也纳科技大学的科学家们开发出一种新的概念:他们成功地结合高温光电系统与电化学组件,从而可利用UV光源经由陶瓷电解质薄膜泵送氧离子。换言之,他们成功地以化学方式来储存UV光源的能量。这种方式可能更有趣些,因为只需利用UV光源,就能引导将水分离成氧和氢的方式。

        维也纳科技大学博士研究生Georg Brunauer在其论文中介绍如何利用钙钛矿混合金属氧化物以取代硅基材料,从而打造出太阳电池。透过结合多种钙钛矿,他成功地打造出结合高温光电系统与电化学的太阳电池。这种电池由两种不同的分层组成。在电池的上层(光电层),透过照明产生自由电荷载流子。然而,相较于一般的太阳电池,这种电荷载流子可立即转移至下层(电化学层)。其结果是:其间的氧原子带负电荷,使其得以透过下层进行移动。

        “这是决定性的一步”,Brunauer解释说。“未来,我们可以用这个机制来分解水,使其产生氢气。”其中的一项展示已经在进行中;它可在高达400℃的温度下产生高达920mV的无负载电压。

        提供这种新式的太阳电池,可望提高电能,而要将水分离成氢与氧原子也变得指日可待。而当移植到工业级时,这种机制除了能够用于产生氢气以外,还可能将二氧化碳(CO2)分离成氧气与一氧化碳(CO),而这正是生产合成燃料的宝贵资源。为此,Brunauer最近也与其他工业合作伙伴连手成立了一家新创公司NovaPECC。

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updated: 2020-10-27 05:03:41