廉價(jià)設備將陽(yáng)光轉換成氫燃料

　　如果將來(lái)太陽(yáng)能成為全球電力的主要來(lái)源，在沒(méi)有陽(yáng)光的時(shí)候我們會(huì )需要用廉價(jià)的方法存儲來(lái)自太陽(yáng)的能量。一篇近日發(fā)表《科學(xué)》雜志的論文報道稱(chēng)針對該系統取得重大進(jìn)步。研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種設備，能夠低價(jià)而有效地將陽(yáng)光中的能量轉換成可用作燃料且易于存儲的氫。

傳送到這些電極上的太陽(yáng)能使得電極能夠從水中生產(chǎn)出氫和氧。

邁克爾·格雷澤爾(Michael Graetzel)是瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院光子學(xué)與接口實(shí)驗室的負責人，他與身處韓國和新加坡的同事一起開(kāi)發(fā)出了一款利用電力和催化材料從水中生成氫和氧的設備。這種新型的“分水機”(人們對這種設備的稱(chēng)謂)效率高，用料成本低、供應足，易于生產(chǎn)。

幾十年來(lái)，研究人員一直在尋求太陽(yáng)能分水法，而盡管這種設備的一兩個(gè)部分展現出優(yōu)異性能，但人們沒(méi)有開(kāi)發(fā)出一個(gè)完整的實(shí)用系統。

新設備非常引人注目，這是因為它符合實(shí)用設備四大標準中的三項：效率高、成本低、實(shí)用供應充足的材料(因此可大范圍使用)。接下來(lái)需要符合第四項標準——可靠性。這一設備用相對高壓的新型太陽(yáng)能電池來(lái)產(chǎn)生所需電量，同時(shí)還用到了基于兩極(一極生成氫，另一極生成氧)上的鎳與鐵的、價(jià)格便宜的新式催化材料。

以之前的研究為基礎開(kāi)發(fā)的催化劑(顯示為氫氧化鎳)是一種頗有前景的催化劑，并且添加鐵可以提升其性能。研究人員在氫氧化鎳中加入鐵，形成分層結構，然后將催化劑放在多孔“泡沫”鎳上以擴大反應的發(fā)生范圍，從而加快其速度。

太陽(yáng)能電池使用一種叫做鈣鈦礦的材料，這種材料價(jià)格便宜、易于生產(chǎn)，并且由于其效率在過(guò)去幾年一直以一種驚人的速度提升，因此也持續振奮著(zhù)研究界(參見(jiàn)“可以讓太陽(yáng)能非常便宜的材料”與“可控催化劑使新型太陽(yáng)能材料切實(shí)有效”)。

太陽(yáng)能分水機能以氫的形式存儲陽(yáng)光中12.3%的能量。這看上去似乎是小數目，但考慮到大多數太陽(yáng)能電池只能將陽(yáng)光中16%的能量轉換成電力，還不算將該能源轉換成易于存儲的氫這一額外步驟。

在這款設備切實(shí)生效前，還有更多工作要完成。首先，幾個(gè)小時(shí)后太陽(yáng)能電池的性能就會(huì )迅速衰退。研究人員無(wú)法確定鈣鈦礦材料為什么會(huì )迅速降解，但他們在不斷取得進(jìn)步——比如添加一層碳渣層或改良太陽(yáng)能電池針對這些元素的密封方式。研究人員于近期展示了一款可持續一個(gè)多月的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。