編者按:研究人員利用 "串聯(lián) "太陽(yáng)電池實(shí)現(xiàn)了17.6%的太陽(yáng)能制氫效率這一 "前所未有 "的里程碑,這種電池是將低成本的過(guò)氧化物材料層疊在傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)電池上。這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)使太陽(yáng)電池組件自身被設(shè)計(jì)為可在組件內(nèi)直接將水轉(zhuǎn)化為氫氣,可與植物光合作用類比。目前,澳大利亞正在進(jìn)行大量研究以改進(jìn)下一代太陽(yáng)能技術(shù),如過(guò)氧化物太陽(yáng)能電池。
澳大利亞研究人員宣稱,能夠利用陽(yáng)光直接分解水的太陽(yáng)電池組件創(chuàng)造了新的世界效率紀(jì)錄,這一成就為低成本可再生氫能開辟了一條新路。
該研究由澳大利亞國(guó)立大學(xué)(ANU)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)主導(dǎo),研究成果發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》研究雜志上,
為了提高效率,研究人員利用 "串聯(lián) "太陽(yáng)電池實(shí)現(xiàn)了17.6%的太陽(yáng)能制氫效率這一 "前所未有 "的里程碑,這種電池是將低成本的過(guò)氧化物材料層疊在傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)電池上。
文章表示,"這代表了迄今為止,基于廉價(jià)半導(dǎo)體材料的、獨(dú)立太陽(yáng)能分解水系統(tǒng)[光電化學(xué)]取得的最高效率。"
"我們的建模結(jié)果顯示,通過(guò)優(yōu)化各個(gè)部件的性能、用豐富的材料替代珍貴的催化劑,概念驗(yàn)證演示了進(jìn)一步提高效率和降低成本的巨大機(jī)會(huì)。"
利用可再生能源生產(chǎn)氫氣的傳統(tǒng)方法是利用太陽(yáng)能電池組件或風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電為獨(dú)立的電解器提供動(dòng)力,電解器可利用電力將水分離成氫氣和氧氣。
由Siva Karuturi博士和Heping Shen博士領(lǐng)導(dǎo)的ANU研究人員開發(fā)的太陽(yáng)電池組件創(chuàng)新技術(shù)有效跳過(guò)了第二步,太陽(yáng)電池組件自身被設(shè)計(jì)為可在組件內(nèi)直接將水轉(zhuǎn)化為氫氣。
ANU研究人員將太陽(yáng)能電池直接把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫氣的過(guò)程與植物光合作用進(jìn)行了類比。
研究報(bào)告稱,"實(shí)現(xiàn)全球可再生能源轉(zhuǎn)型有賴于通過(guò)開發(fā)可運(yùn)輸?shù)?a href="/news/search.php?kw=儲(chǔ)能" target="_blank">儲(chǔ)能手段解決太陽(yáng)能發(fā)電的間歇性問(wèn)題。"
"在光電化學(xué)電池中,直接將太陽(yáng)光的能量轉(zhuǎn)化為氫氣是一種優(yōu)雅的、具有潛在經(jīng)濟(jì)效益的儲(chǔ)存太陽(yáng)能發(fā)電的路線,這類似于自然界中的光合作用過(guò)程。"
目前,由于 "光電化學(xué) "技術(shù)的效率相對(duì)較低,這種方法的成本高企。然而,澳大利亞的研究小組已成功展示了提高太陽(yáng)能直接制氫過(guò)程效率的方法,具有成本效益的設(shè)計(jì)的發(fā)展前景可期。
主要研究人員之一Siva Karuturi博士向RenewEconomy表示,由于無(wú)需電解器制氫所需的額外電力和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,使用太陽(yáng)能制氫具備顯著的成本效益。
除了避免電力傳輸損耗外,由于無(wú)需將太陽(yáng)能從直流電轉(zhuǎn)換為交流電,再?gòu)慕涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電,太陽(yáng)能電池組件內(nèi)部自身可直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫氣,因而可以實(shí)現(xiàn)更高的全流程綜合效率。
迄今為止,面臨的部分挑戰(zhàn)是以前的設(shè)計(jì)效率較低以及過(guò)氧化物太陽(yáng)能電池隨時(shí)間推移而衰減的趨勢(shì)。
美國(guó)能源部為太陽(yáng)能制氫技術(shù)設(shè)定了20%的效率目標(biāo),這使該技術(shù)具備了與其他制氫方法的相對(duì)成本競(jìng)爭(zhēng)力,ANU的研究人員認(rèn)為,進(jìn)一步完善他們的方法會(huì)有助實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
可再生氫能已成為能源行業(yè)高度關(guān)注的主題,它既是一種儲(chǔ)存零排放能源的手段,也是一種可在工業(yè)流程中取代煤炭和天然氣的替代熱能來(lái)源。
該研究得到了澳大利亞可再生能源局和澳大利亞研究委員會(huì)的資助。目前,澳大利亞正在進(jìn)行大量研究以改進(jìn)下一代太陽(yáng)能技術(shù),如過(guò)氧化物太陽(yáng)能電池。
今年早些時(shí)候,ANU的研究人員宣布在串聯(lián)太陽(yáng)能電池效率方面取得了新的世界紀(jì)錄。他們同樣采用了硅電池和過(guò)氧化物組合設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了27.7%的轉(zhuǎn)換效率。
今年5月,悉尼大學(xué)的研究人員透露,他們已經(jīng)攻克了過(guò)氧化硅太陽(yáng)能電池的一些重要的可靠性難題,通過(guò)了嚴(yán)格的過(guò)氧化硅太陽(yáng)能電池耐久性測(cè)試,向大范圍商業(yè)化開發(fā)邁出了關(guān)鍵一步。
原標(biāo)題:澳最新研究:”太陽(yáng)能直接制氫 “電池創(chuàng)下新世界紀(jì)錄