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新型太陽能電池板或提高光催化全分解水制氫效率

來源：中國石化報 時間：2023-04-28 15:02:34


(資料圖片)

據美國油價網報道，美國密歇根大學的研究人員通過模仿光合作用的關鍵步驟，開發了一種新型太陽能電池板，用太陽能將水分解為氫和氧，轉化效率可達9%，比同類太陽能全分解水制氫實驗效率高出近10倍。

這款新裝置最大的好處是降低了可持續制氫的成本。半導體通常是這類設備中最昂貴的部件，該團隊通過大幅縮小自修復半導體的體積，降低了裝置的成本，且半導體最大能承受的光照強度相當于太陽光的160倍。

光合作用是植物利用太陽能的主要方式，植物通過光合作用可以將水和二氧化碳轉化為有機物質和氧氣。同時，光合作用也可以產生氫氣?！拔覀兿嘈湃斯す夂献饔迷O備將比自然光合作用效率更高，這將為實現碳中和提供一條新路徑。”該研究團隊的領導者、密歇根大學電氣和計算機工程教授米澤田說。

這項研究成果已在《自然》雜志發表，該研究在兩個方面取得了顯著進展。

一是在不破壞半導體器件的情況下，承受高強光的照射。密歇根大學電氣和計算機工程研究員、該研究的第一作者周鵬說：“與一些只能在低光強度下使用的半導體相比，我們使用的半導體尺寸縮小了100多倍。用我們的技術制氫可能會非常便宜?！?/p>

二是通過一種半導體催化劑，利用太陽輻射光譜中能量較強的部分來分解水，同時利用光譜中能量較弱的部分提供熱量促進反應。這種催化劑在利用陽光驅動化學反應時，會隨著使用而自我修復，減輕催化劑的活性退化。這種催化劑可以在高溫條件下發揮作用。高溫可以加速水的分解過程，并能使氫和氧保持分離，而不是重新結合并再次形成水。

這種催化劑由氮化銦鎵納米結構制成。半導體晶片捕獲光線，將其轉化為自由電子和空穴。納米結構中布滿了直徑為1/2000毫米的納米級金屬球，利用電子和空穴來幫助引導反應。

面板的絕緣層將溫度保持在75攝氏度，溫度足以促進分解反應，同時也能使半導體催化劑發揮良好作用。室外實驗中，在陽光和溫度難以把控的情況下，該裝置的制氫效率為6.1%。室內實驗中，制氫效率為9%。

未來，研究團隊打算進一步提高裝置的效率，并生產出可直接輸入燃料電池的超高純度氫。

發布人：zhy

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關鍵詞:【碳中和】【儲能】
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