水分解模块是永久能源的来源

时间：2022-06-02 19:06:13来源：

莱斯大学的研究人员创造了一种高效、低成本的装置，可以将水分解以生产氢燃料。

由水稻材料科学家Jun Lou 的布朗工程学院实验室开发的平台集成了催化电极和钙钛矿太阳能电池，当它们被阳光触发时，会产生电力。电流流向将水转化为氢气和氧气的催化剂，太阳能转化为氢气的效率高达 6.7%。

这种催化剂并不新鲜，但实验室将钙钛矿层和电极封装成一个模块，当该模块落入水中并置于阳光下时，无需进一步输入即可产生氢气。

主要作者 Lou、Rice 博士后研究员 Jia Liang 及其同事在美国化学学会期刊ACS Nano上介绍的平台是一种自给自足的燃料生产商，他们说，这种燃料应该易于批量生产。

“这个概念与人造叶子大体相似，”娄说。“我们拥有的是一个集成模块，可以将阳光转化为电能，驱动电化学反应。它利用水和阳光来获得化学燃料。”

钙钛矿是具有立方体晶格的晶体，已知可以收集光。迄今为止生产的最高效的钙钛矿太阳能电池的效率超过 25%，但这些材料价格昂贵，并且容易受到光、湿气和热的影响。

“贾已经用碳等替代品取代了钙钛矿太阳能电池中更昂贵的成分，如铂，”娄说。“这降低了商业应用的进入门槛。像这样的集成设备很有前途，因为它们创建了一个可持续的系统。这不需要任何外部电源来保持模块运行。”

梁说，关键部件可能不是钙钛矿，而是封装它、保护模块并允许长时间浸泡的聚合物。“其他人已经开发出催化系统，将水外的太阳能电池通过电线连接到浸入式电极，”他说。“我们通过用 Surlyn(聚合物)薄膜封装钙钛矿层来简化系统。”

有图案的薄膜允许阳光到达太阳能电池，同时保护它，并作为电池和电极之间的绝缘体，梁说。

“通过巧妙的系统设计，你可能会形成一个自我维持的循环，”Lou 说。“即使没有阳光，你也可以以化学燃料的形式使用储存的能量。你可以将氢气和氧气产品放入单独的罐中，并结合另一个模块，如燃料电池，将这些燃料转化为电能。”

研究人员表示，他们将继续改进封装技术以及太阳能电池本身，以提高模块的效率。