德国与荷兰科学家联合开发利用太阳能电解水制氢技术_

德国与荷兰科学家联合开发利用太阳能电解水制氢技术

德国亥姆霍兹柏林材料与能源中心(HZB)与荷兰代尔夫特理工大学(TUDelft)的研究人员联合组成的科研团队，成功研发出一种利用太阳能进行电解水制氢的廉价方法，相关成果发表在近日出版的《自然·通讯》杂志上。

科学家们开发的这套系统可以通过太阳光将水分解成氢气和氧气，这使得太阳能可以被转换成氢能并存储起来。HZB太阳能燃料研究所主任罗尔·范·德克罗尔教授说：“我们结合了两方面的最佳之处。我们利用了金属氧化物

携带，但是不准超过两颗，温度要低于120℃，充电时必须置于空气中。

BruntonHydrogenReactor电池组反应器的USB输出口支持在5伏电压时1安或者2安的电流输出，1安的按钮可以给手机、相机电池、GPS设备充电，2安标准可以给iPad充电（iPad就只能充1.5次）。每个氢核电池可以给手机充电五到六次，每次充电时间大约只有一个小时，非常快；等充电五六次电池电量用光后就可以拿回家去用附带的特殊设备给氢电池再次充满，而这款特殊设备需要额外支付250美元。Brunton公司将与零售商合作为用户提供免费的充电基站，这个充电基站则需要普通插座供电运转。

氢燃料电池与锂电池相比当然是更优质的能源，但是现在还仅仅处于实验阶段，在效率和安全性上还有待测试。BruntonHydrogenReactor氢燃料电池预计在2013年10月份上市，售价为150美元，同时附送两颗电池；而额外单独购买一组电池则需要支付15美元。

的化学稳定性和低廉的价格，将其与一个很好但相当简单的薄膜硅太阳电池结合，从而得到一个便宜、非常稳定和高效的（水解氢气的）组件。”

当光线射入这个相对简单的具有金属氧化物层的硅薄膜电池时，系统会产生一个电压。金属氧化物层起光负极的作用，成为氧形成的地方，它通过一个石墨导电桥连接到太阳电池组件。由于只有金属氧化物层接触到电解液，所以太阳电池组件的其他部分不会受到腐蚀。铂金线圈则被用作正极，这是氢气形成的地方。粗略计算这种技术具有的潜力：以德国每平方米大约600瓦的太阳光能来计算，100平方米这样的系统可以在一个小时的日照下分离生成3千瓦时以氢气形式存储的能量。

科学家们系统研究了在从光入射到电荷分离、直至水分解的过程中，不同的金属氧化物所起的作用，以便进一步优化这一过程。德克罗尔说，理论上钒酸铋通过(BiVO4)光负极的效率最高可达9%。使用一种廉价的磷酸钴催化剂，科学家

们显著地加快了光负极上氧的生成。研究中最大的挑战是钒酸铋层电荷高效的分离。尽管金属氧化物稳定并且便宜，但带电粒子会趋于迅速重组，使得分解水的过程失效。德克罗尔和他的同事通过研究发现，在钒酸铋层里加入额外的钨原子是有帮助的，这些钨原子产生的内部电场可以很好地防止重组的发生。

系统中最重要的光负极是由添加了钨原子的金属氧化物钒酸铋制成，并用廉价的钴磷酸盐催化剂喷涂和包覆。为了实现这一目标，科学家将含铋、钒、钨的溶液喷射到热玻璃基板上，然后将溶剂蒸发。通过多次喷涂不同浓度的溶液，得到了一个厚度约300纳米的高效光活性金属氧化物层。德克罗尔说：“我们仍然不是很了解为什么钒酸铋工作得非常好。但我们发现，超过80%的被吸收的光子得到了利用，这实在是一个创纪录的金属氧化物，也是物理学的奇迹。下一个挑战是按比例将这样的系统扩展到平方米大小，从而使它们可以生成更多的氢气。”

ＮＡＳＡ计划用卫星传输太阳能

人类的想象力真是无穷无尽，美国宇航局(NASA)正在考虑让卫星从太空中“收割”太阳能。

NASA正在进行代号为“螺丝”的工作项目，即使用安装有太阳电池板的卫星在太空中搜集太阳能，并且将能量传输回地球。

根据NASA公布的宏伟蓝图，NASA将在2025年实施SPS-ALPHA太阳能发电卫星相控阵计划，在2025年发射多颗卫星，进行太阳能采集。

NASA的设想是：这种模块化的SPS-ALPHA卫星，由太空货船Siteo发射进入深空，然后通过太阳电池板收集太阳能，卫星将收集到的太阳能转换为微波能量，传输到地面。

“螺丝”项目负责人表示：“太空中搜集太阳能的效率远超于地面，转换效率更高，可以搜集更多的太阳能，如果该项目可以实现经济效益，那么太空向地球传输能量将不再是梦想。”

２０１３．１０Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．１０

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