澳最新研究:”太阳能直接制氢 “电池创下新世界纪录

  • 2020年06月19日
  • 作者: Selina Shi

    Selina Shi

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  • 翻译: Selina Shi

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澳大利亚国立大学开发的太阳能制氢电池设计示意图

澳大利亚国立大学开发的太阳能制氢电池设计示意图

太阳能制氢电池中的材料层

太阳能制氢电池中的材料层

澳大利亚研究人员宣称,能够利用阳光直接分解水的太阳电池组件创造了新的世界效率纪录,这一成就为低成本可再生氢能开辟了一条新路。

该研究由澳大利亚国立大学(ANU)的科学家团队主导,研究成果发表在《先进能源材料》研究杂志上,

为了提高效率,研究人员利用 "串联 "太阳电池实现了17.6%的太阳能制氢效率这一 "前所未有 "的里程碑,这种电池是将低成本的过氧化物材料层叠在传统的硅太阳电池上。

文章表示,"这代表了迄今为止,基于廉价半导体材料的、独立太阳能分解水系统[光电化学]取得的最高效率。"

"我们的建模结果显示,通过优化各个部件的性能、用丰富的材料替代珍贵的催化剂,概念验证演示了进一步提高效率和降低成本的巨大机会。"

利用可再生能源生产氢气的传统方法是利用太阳能电池组件或风力涡轮机发电为独立的电解器提供动力,电解器可利用电力将水分离成氢气和氧气。

由Siva Karuturi博士和Heping Shen博士领导的ANU研究人员开发的太阳电池组件创新技术有效跳过了第二步,太阳电池组件自身被设计为可在组件内直接将水转化为氢气。

ANU研究人员将太阳能电池直接把太阳能转化为氢气的过程与植物光合作用进行了类比。

研究报告称,"实现全球可再生能源转型有赖于通过开发可运输的储能手段解决太阳能发电的间歇性问题。"

"在光电化学电池中,直接将太阳光的能量转化为氢气是一种优雅的、具有潜在经济效益的储存太阳能发电的路线,这类似于自然界中的光合作用过程。"

目前,由于 "光电化学 "技术的效率相对较低,这种方法的成本高企。然而,澳大利亚的研究小组已成功展示了提高太阳能直接制氢过程效率的方法,具有成本效益的设计的发展前景可期。

主要研究人员之一Siva Karuturi博士向RenewEconomy表示,由于无需电解器制氢所需的额外电力和网络基础设施,使用太阳能制氢具备显著的成本效益。

除了避免电力传输损耗外,由于无需将太阳能从直流电转换为交流电,再从交流电转换为直流电,太阳能电池组件内部自身可直接将太阳能转化为氢气,因而可以实现更高的全流程综合效率。

迄今为止,面临的部分挑战是以前的设计效率较低以及过氧化物太阳能电池随时间推移而衰减的趋势。

美国能源部为太阳能制氢技术设定了20%的效率目标,这使该技术具备了与其他制氢方法的相对成本竞争力,ANU的研究人员认为,进一步完善他们的方法会有助实现这一目标。

可再生氢能已成为能源行业高度关注的主题,它既是一种储存零排放能源的手段,也是一种可在工业流程中取代煤炭和天然气的替代热能来源。

该研究得到了澳大利亚可再生能源局和澳大利亚研究委员会的资助。目前,澳大利亚正在进行大量研究以改进下一代太阳能技术,如过氧化物太阳能电池。

今年早些时候,ANU的研究人员宣布在串联太阳能电池效率方面取得了新的世界纪录。他们同样采用了硅电池和过氧化物组合设计,实现了27.7%的转换效率。

今年5月,悉尼大学的研究人员透露,他们已经攻克了过氧化硅太阳能电池的一些重要的可靠性难题,通过了严格的过氧化硅太阳能电池耐久性测试,向大范围商业化开发迈出了关键一步。

(责任编辑:Selina Shi)

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