7 月 23 日消息，美國萊斯大學(xué)工程師研發(fā)出一種能夠?qū)㈥柟廪D(zhuǎn)化為氫氣的裝置，其效率創(chuàng)下了新的紀(jì)錄。這種裝置是一種光電化學(xué)電池，其采用了新一代鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體和電催化劑，可以利用太陽能來驅(qū)動各種化學(xué)反應(yīng)，將原料轉(zhuǎn)化為燃料。

這項新技術(shù)是清潔能源的重要進(jìn)步，也是一種利用太陽能制造化學(xué)品的潛在平臺。該裝置的設(shè)計關(guān)鍵在于一個防腐層，可以有效地將半導(dǎo)體與水隔離，同時不影響電子的傳遞。

據(jù)《自然通訊》發(fā)表的一項研究報道，該裝置擁有驚人的 20.8% 的太陽能轉(zhuǎn)氫能效率。該研究的主要作者之一、萊斯大學(xué)化學(xué)和生物分子工程博士生 Austin Fehr 強(qiáng)調(diào)了這項工作的重要性，“利用太陽能作為制造化學(xué)品的能源來源是實(shí)現(xiàn)清潔能源經(jīng)濟(jì)的最大障礙之一。我們的目標(biāo)是建立經(jīng)濟(jì)可行的平臺，可以生成太陽能衍生的燃料。我們設(shè)計了一個系統(tǒng)，它可以吸收光，并在其表面完成電化學(xué)水分解反應(yīng)。”

據(jù)了解，該裝置被稱為光電化學(xué)電池，因?yàn)槠湓谕粋€設(shè)備中完成了光的吸收、轉(zhuǎn)化為電力和利用電力來驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)的過程。以前，使用光電化學(xué)技術(shù)來生產(chǎn)綠色氫氣受到了低效率和半導(dǎo)體成本高昂的限制。

Fehr 解釋了他們發(fā)明的特點(diǎn)：“所有這類設(shè)備都只使用陽光和水來產(chǎn)生綠色氫氣，但我們的設(shè)備是特別的，因?yàn)樗兄鴦?chuàng)紀(jì)錄的效率，而且它使用的是一種非常便宜的半導(dǎo)體。”

該裝置是由 Aditya Mohite 教授領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室和其合作者共同開發(fā)出來的，他們將他們高競爭力的太陽能電池改造成了一個反應(yīng)器，可以利用收集到的能量將水分解為氧氣和氫氣。他們必須克服的挑戰(zhàn)是，鹵化物鈣鈦礦在水中極不穩(wěn)定，而且用來隔絕半導(dǎo)體的涂層會干擾或損壞它們。

“在過去兩年里，我們嘗試了不同的材料和技術(shù)。”萊斯大學(xué)化學(xué)工程師、該研究合作者之一 Michael Wong 教授說。經(jīng)過漫長的嘗試后，研究人員終于找到了一個成功的解決方案。

Fehr 說：“我們關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)是，需要兩層防護(hù)層，一層用來阻擋水，另一層用來在鈣鈦礦層和保護(hù)層之間形成良好的電接觸。我們的結(jié)果是光電化學(xué)電池中最高的效率，也是使用鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體的最佳效果。這是一個突破，因?yàn)檫@個領(lǐng)域歷來被價格昂貴的半導(dǎo)體所主導(dǎo)，而且可能是這類設(shè)備第一次具備了商業(yè)可行性。”

研究人員展示了他們的防護(hù)層設(shè)計可以適用于不同的反應(yīng)和不同的半導(dǎo)體，使其可以應(yīng)用于多種系統(tǒng)。“我們希望這樣的系統(tǒng)能夠作為一個平臺，利用太陽能收集到的電子來驅(qū)動各種利用豐富原料制造燃料的反應(yīng)。”Mohite 教授說。“隨著穩(wěn)定性和規(guī)模的進(jìn)一步提高，這項技術(shù)可以開啟氫經(jīng)濟(jì)，并改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)方式，從化石燃料轉(zhuǎn)向太陽能燃料。”Fehr 補(bǔ)充說。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的工程师研发出效率破纪录的太阳能制氢装置，将阳光转化为清洁能源的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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