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新技术改善光合电池

2019-02-20 19:30      点击:

  新技术改善光合电池

  转化太阳能,使变成有用的形状,这是一种真实的应战。一种办法是运用半导体,把能量存储为氢。不幸的是,最有用的半导体并不是最安稳的。瑞士洛桑巴黎邦理高级联工学院(Ecole Polytechnique Federale de Lausanne)的一个团队刚刚发现,有可能维护这种半导体,只需选用一种一致的薄层,这种薄层厚度只要几纳米。

  这一发现有可能改善光电化学电池。以相同的方法,植物运用光合效果把阳光转化成能量,这些电池运用阳光来驱动化学反响,终究发生的氢气是来自水。这一进程涉及到运用感光半导电资料如氧化亚铜(cuprous oxide),用以供给电流,由于需求这样来促进反响。虽然不贵,但这种氧化物是不安稳的,如果在水中露出于光线时就是这样。这项研讨的开发者是阿德里安娜•啪啦奇诺(Adriana Paracchino)和以利亚•西姆森(Elijah Thimsen),宣布在2011年5月8日的杂志《天然•资料》上,研讨标明,这一问题能够处理,只需掩盖半导体,盖上原子薄膜,这要运用原子层堆积(ALD:atomic layer deposition)技能。

  主管是迈克尔•格洛采儿(Michael Grätzel)教授,他们是在洛桑联邦理工学院光子学与接口实验室(Laboratory of Photonics and Interfaces)进行的,这两位科学家取得了这样明显的成果,结合运用的技能都是归于工业规划的,然后把它们应用到制氢问题。选用他们的工艺,氧化亚铜能够简略而有用的遭到维护,不会触摸水,这就有可能用它作为一种半导体。优势许多:氧化亚铜能够很多获取,很廉价;维护层彻底不透水,虽然有粗糙的外表;这个工艺很简单升级到工业制备。

  一项很有出路的技能

该研讨小组开发这一技能时,做法是培养层状氧化锌和氧化钛,每次都是一个原子厚,是在氧化亚铜外表进行。运用原子层堆积技能,他们能够操控维护层厚度,准确到单个原子,在整个外表都是这样。这种精度确保了安稳的半导体,一起保留了悉数产氢功率。下一步研讨将改善维护层的电学特性。

  运用可广泛取得的资料和技能,能够轻松地扩展规划,这就带来了绿色光电化学出产的氢,更挨近工业爱好。

  这种清洁高效的方法能够处理供给有限化的石燃料和温室效应,出产氢燃料时选用阳光和水,这需求一种半导体和水相结合的光电化学电池,这样动力搜集和水的电解都结合到一个单一的半导体电极上。咱们展现了一种高活性光电阴极,用于太阳能制氢,其间包括的电镀氧化亚铜需求维护,以避免光电阴极分化,在水中,选用的纳米层是铝掺杂的氧化锌和钛氧化物,凯时国际。激活之后用于氢的演化需求电镀钯纳米粒子。不同的外表维护元件的效果都进行了研讨,最好的情况下,显现的电极光电流达-7.6微安cm2,电势是0伏,相对的是可逆氢电极,具有温文的pH值。这些电极测验1小时后依然活泼,氧化亚铜被发现是安稳的,在水复原反响中就是这样,法拉第功率(Faradaic efficiency)估量是挨近100%。
 

  

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