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德国尤里希研究所首次开发了完整紧凑的人工光合作用设施

2016-10-28 146浏览 标签: 德国人工光合作用
研究内容

2016年9月9日-来自尤里希研究所的科学家已经首次开发了完整紧凑的人工光合作用设施,朝着应用该项技术迈出了决定性的一步。这个概念具有很大的灵活性,既包括所使用的材料也包括系统的尺寸。

未来,太阳能和风能将占能源市场的主流。这些可再生能源的波动性意味着目前的研究更注重高效的存储技术。像能源自身一样,这些技术应该是既环保又经济的。这种趋势在直接光电化学水裂解研究中明显,也就是说人工光合作用将太阳能电池和电解槽结合在了一起。以这种方式,可将太阳能直接转化成氢的普遍存储介质。该过程最早于20世纪70年代首次被研究,但近年来才开始吸引更多的关注。到目前为止,研究都集中在材料科学领域的新型吸收材料和催化剂上,以进一步提高效率。

 
来自尤里希研究所的Jan-Philipp Becker和Bugra Turan的研究方向集中于被忽视的领域,即通过研究将该项技术带出实验室推向市场应用。至今,光电化学水裂解技术主要集中于实验室测试阶段,单一材料和器件得以改善,但是没有人研究该项技术的实际应用。

尤里希研究所的研究团队取代了单一器件指甲大小的尺寸,通过导线连接,开发了紧凑、自含系统,开发了低成本的材料。虽然该器件只有64cm2的表面积,仍然显得很小,但是关键在于其灵活性的设计。通过不断重复基本单元,未来可以制造几平方米大小的系统。基本单元由若干太阳能电池构成,彼此之间靠特殊的激光技术连接。这种串联意味着每一个单元可达到制氢所需的1.8V电压。对于大规模生产,该方法允许更高的效率。

目前,该模型的太阳能制氢效率为3.9%,并不是一个特别高的效率,但是,这仅仅是整个项目的第一步,仍然有很大提升的空间。事实上,自然界的光合作用只有1%的效率。该研究团队确信,在很短的时间内,采用传统的太阳能电池材料就可以达到10%的效率。然而,仍然具有其他的路径获得更高的效率,比如采用钙钛矿材料,完全可以将效率提升至14%。
 

该设计的优势在于确保了两个主要部件得以单独优化,光伏部件利用太阳能发电;电化学部件利用电力裂解水。尤里希研究所已经为该项技术申请了专利,可灵活应用各种薄膜太阳能电池和电解槽,这是首次针对该项技术的实用化研究。


动态链接:http://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/UK/EN/2016/2016-09-09from-leaf-to-tree.html?nn=721054





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