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太阳能转化氢效率创新纪录

日期： 2023-07-27
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来源：科技日报


科技日报北京7月24日电 （记者刘霞）美国莱斯大学工程师将下一代卤化物钙钛矿半导体与电催化剂相结合，研制出了一款耐用、成本效益高且可扩展的光电化学电池，其能以20.8%破纪录的效率将太阳能转化为氢气。最新设备可作为一个化学反应平台，利用太阳能产生燃料。相关论文刊发于最新一期《自然·通讯》杂志。
研究团队表示，利用阳光作为能源制造化学品是清洁能源经济领域的最大难题之一，他们希望建立经济可行的平台，利用太阳能产生燃料。鉴于此，在最新研究中，他们设计出能将吸收的光转化为电，并利用转化而来的电力完成水解反应生成氢气的光电化学电池。
迄今，利用光电化学技术生产绿氢（由太阳能等可再生能源产生的氢）一直面临半导体效率低且成本高两大障碍。研究团队还有一个必须要克服的挑战是，卤化物钙钛矿在水中极不稳定，用于让半导体绝缘的涂层要么会破坏其功能，要么会损坏它们。
经过多次尝试，研究人员终于成功找到了解决方案。他们认为屏障需要两层，一层用来阻挡水；另一层用来在钙钛矿层和保护层之间形成良好的电接触。最终在使用卤化物钙钛矿半导体的情况下，光电化学电池的效率达最高。
团队表示，所有此类设备都只使用阳光和水来生产绿氢，但此次研发的设备独特之处在于，它将太阳能转化为氢的效率创出新纪录，而且其使用的半导体非常便宜。研究人员希望这样的系统可成为一个新平台，仅以阳光为能量输入，驱动电子发生反应，并生成燃料。
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