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新型太陽能製/儲氫技術

2026-04-11 14:02:584827

據http://solar.ofweek.com/報道：德國亥姆霍茲柏林材料與能源中心（HZB）和荷蘭代爾夫特理工大學（TUDelft）的研究人員聯合組成的科研小組，成功研發出一種價格低廉的利用太陽能進行電解水製氫的方法，相關成果發表在近日出版的《自然·通訊》雜誌上。

科ke學xue家jia們men開kai發fa的de這zhe套tao係xi統tong可ke以yi通tong過guo太tai陽yang光guang將jiang水shui分fen解jie成cheng氫qing氣qi和he氧yang氣qi，這zhe使shi得de太tai陽yang能neng可ke以yi被bei轉zhuan換huan成cheng氫qing能neng並bing存cun儲chu起qi來lai。亥hai姆mu霍huo茲zi柏bai林lin材cai料liao與yu能neng源yuan中zhong心xin太tai陽yang能neng燃ran料liao研yan究jiu所suo主zhu任ren羅luo爾er·範·德克羅爾教授說：“我們結合了兩方麵的最佳之處。我們利用了化學的穩定性和金屬氧化物的低廉價格，將其與一個很好但相當簡單的薄膜矽太陽能電池結合，從而得到一個便宜、非常穩定和高效的（水解氫氣的）單元。” 當(dang)光(guang)線(xian)射(she)入(ru)這(zhe)個(ge)相(xiang)對(dui)簡(jian)單(dan)的(de)具(ju)有(you)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)層(ceng)的(de)矽(gui)薄(bo)膜(mo)電(dian)池(chi)時(shi)，係(xi)統(tong)會(hui)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)電(dian)壓(ya)。金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)層(ceng)起(qi)到(dao)光(guang)陽(yang)極(ji)的(de)作(zuo)用(yong)，成(cheng)為(wei)氧(yang)形(xing)成(cheng)的(de)地(di)方(fang)。它(ta)通(tong)過(guo)一(yi)個(ge)石(shi)墨(mo)導(dao)電(dian)橋(qiao)連(lian)接(jie)到(dao)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)單(dan)元(yuan)。由(you)於(yu)隻(zhi)有(you)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)層(ceng)接(jie)觸(chu)到(dao)電(dian)解(jie)液(ye)，所(suo)以(yi)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)單(dan)元(yuan)的(de)其(qi)他(ta)部(bu)分(fen)不(bu)會(hui)受(shou)到(dao)腐(fu)蝕(shi)。鉑(bo)金(jin)線(xian)圈(quan)則(ze)被(bei)用(yong)作(zuo)陰(yin)極(ji)，這(zhe)是(shi)氫(qing)氣(qi)形(xing)成(cheng)的(de)地(di)方(fang)。粗(cu)略(lve)計(ji)算(suan)可(ke)以(yi)表(biao)明(ming)這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)具(ju)有(you)的(de)潛(qian)力(li)：以德國每平方米大約600瓦的太陽光能來算，100平方米這樣係統可以在一個小時的日照下分離生成3千瓦時以氫氣形式存儲的能量。科ke學xue家jia們men係xi統tong研yan究jiu了le不bu同tong的de金jin屬shu氧yang化hua物wu在zai從cong光guang入ru射she到dao電dian荷he分fen離li，直zhi至zhi水shui分fen解jie的de過guo程cheng中zhong的de作zuo用yong，以yi便bian進jin一yi步bu優you化hua這zhe一yi過guo程cheng。德de克ke羅luo爾er說shuo，理li論lun上shang釩fan酸suan鉍bi光guang陽yang極ji效xiao率lv最zui高gao可ke達da9%。通(tong)過(guo)用(yong)一(yi)種(zhong)廉(lian)價(jia)的(de)磷(lin)酸(suan)鈷(gu)催(cui)化(hua)劑(ji)，科(ke)學(xue)家(jia)們(men)顯(xian)著(zhu)地(di)加(jia)快(kuai)了(le)光(guang)陽(yang)極(ji)上(shang)氧(yang)的(de)生(sheng)成(cheng)。研(yan)究(jiu)中(zhong)最(zui)大(da)的(de)挑(tiao)戰(zhan)是(shi)釩(fan)酸(suan)鉍(bi)層(ceng)電(dian)荷(he)高(gao)效(xiao)的(de)分(fen)離(li)。盡(jin)管(guan)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)穩(wen)定(ding)並(bing)且(qie)便(bian)宜(yi)，但(dan)帶(dai)電(dian)粒(li)子(zi)會(hui)趨(qu)於(yu)迅(xun)速(su)重(zhong)組(zu)，使(shi)得(de)分(fen)解(jie)水(shui)的(de)過(guo)程(cheng)失(shi)效(xiao)。德(de)克(ke)洛(luo)爾(er)和(he)他(ta)的(de)同(tong)事(shi)通(tong)過(guo)研(yan)究(jiu)發(fa)現(xian)，在(zai)釩(fan)酸(suan)鉍(bi)層(ceng)裏(li)加(jia)入(ru)額(e)外(wai)的(de)鎢(wu)原(yuan)子(zi)是(shi)有(you)幫(bang)助(zhu)的(de)。這(zhe)些(xie)鎢(wu)原(yuan)子(zi)產(chan)生(sheng)的(de)內(nei)部(bu)電(dian)場(chang)可(ke)以(yi)很(hen)好(hao)地(di)防(fang)止(zhi)重(zhong)組(zu)的(de)發(fa)生(sheng)。係統中最重要的光陽極是用添加了鎢原子的金屬氧化物釩酸鉍(BiVO4)製成，並用廉價的鈷磷酸鹽催化劑噴塗和包覆。為了實現這一目標，科學家將含鉍、釩、鎢的溶液噴射到熱玻璃基板上，然後將溶劑蒸發。通過多次噴塗不同濃度的溶液，得到了一個厚度約300納米的高效光活性金屬氧化物層。德克羅爾說：“我們仍然不是很了解為什麼釩酸鉍工作得非常好。但我們發現，超過80％的de被bei吸xi收shou的de光guang子zi得de到dao了le利li用yong，這zhe實shi在zai是shi一yi個ge創chuang紀ji錄lu的de金jin屬shu氧yang化hua物wu，也ye是shi物wu理li學xue的de奇qi跡ji。下xia一yi個ge挑tiao戰zhan是shi按an比bi例li將jiang這zhe樣yang的de係xi統tong擴kuo展zhan到dao平ping方fang米mi大da小xiao，從cong而er使shi它ta們men可ke以yi生sheng成cheng更geng多duo的de氫qing氣qi。”