科學家開發太陽能二合一新裝置,可儲電也可生成氫

作者 | 發布日期 2017 年 11 月 24 日 13:42 | 分類 太陽能 , 奈米 , 尖端科技 follow us in feedly

就像技術人員把相機功能與網路瀏覽器結合在智慧型手機一樣,來自加州大學洛杉磯分校的團隊也在太陽能裝置上做了相同的事:你可以拿來儲電,也可以拿來為環保汽車製造氫燃料。



不論是傳統的氫燃料電池還是超級電容器,它們都有兩個電極:正極和負極,但加州大學洛杉磯分校生物化學特聘教授理查德‧卡納(Richard Kaner)所領導的團隊,現在開發出具有第三個電極的裝置,既可以做為儲電用的超級電容器,也可以當作將水電解成氫氣與氧氣的裝置。

▲ 左為研究領導人理查德‧卡納(Richard Kaner),右為博士後研究員Maher El-Kady。(Source:加州大學洛杉磯分校

這 3 個電極通通連接到一個太陽能電池上,其收集產生的電力有兩種不同的用途:以電化學方式將電能儲存在超級電容器上,或以化學方式電解水儲存為氫,而這歸功於研究團隊順利合成了鎳-鈷-鐵層狀雙氫氧化物(nickel-cobalt-iron layered double hydroxide),將之作為超級電容器中的活性電極材料及產氧反應(oxygen evolution reaction,縮寫 OER)的電催化劑。

(Source:出自研究論文

研究人員並設計比人的頭髮還要薄上千倍的奈米電極,以確保暴露在水中的表面積達到最大,進一步增加設備能產生的氫量,同時在電極中放入更多電荷存儲材料(也就是鎳─鈷─鐵層狀雙氫氧化物),提升超級電容器的效能。

目前,地球上約 95% 的氫氣提取自天然氣等化石燃料,轉化期間仍會釋放二氧化碳,如果不是透過電解水的方式取得氫,這種方法認真說起來並不是「綠色能源」。加州大學洛杉磯分校博士後研究員 Maher El-Kady 說,今天如果透過新裝置來將將水分解成氫氣和氧氣,不只在降低氫氣生產成本方面具有巨大潛力,最終還能替代依賴化石燃料的轉化方法。

儘管研究人員製造的原型設備比手掌還小,但卡納表示,相關部件價格都很低廉,未來絕對可以製造出更大的模型。想要大力推氫氣動力汽車,需要的是一種能在常壓高溫下安全儲存大量氫氣的技術,而非目前使用的加壓氣瓶。這篇論文已發表在《Energy Storage Materials》雜誌。

(首圖來源:加州大學洛杉磯分校

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