蘇格蘭赫瑞瓦特大學太陽能製氫技術突破,提升轉換效率 20%

作者 | 發布日期 2018 年 03 月 29 日 8:45 | 分類 太陽能 , 環境科學 , 生態保育 follow us in feedly

氫燃料技術在英國再生能源藍圖居關鍵地位,希望在 2050 年前將氫氣年生產量從 27TWh 提升到 860TWh,但該國想利用環保製氫技術來達成目標,而太陽能製氫技術目前尚有高成本與低效率等挑戰。



為解決此問題,蘇格蘭赫瑞瓦特大學(Heriot-Watt)機械工程助理教授 Jin Xuan 與耶魯大學、香港城市大學、華東理工大學攜手改良太陽能製氫技術,讓氫氣逐步成為再生能源一環節。

光電化學(photoelectrochemical,PEC)電解水技術為太陽能製氫方式之一,藉由太陽能與催化劑將水分解成氫與氧,以往 PEC 電解水技術需要消耗 1.23 電子伏特(eV),且只有某一 UV 波段才能促使其進行反應,導致大範圍光譜被浪費。

該團隊研發酸鹼值差異(pH-differential)設計,將能量需求降至 0.35 eV,透過單獨改變每個電極的 pH 值,讓電解水製程的熱力學(thermodynamics)全然不同,使 PEC 電解水技術可用更便宜與更多光譜來運作。

為了要適應酸鹼值差異,新型微型系統(microsystem)會產生獨特的微流體(microfluidic)模式,並讓酸性和鹼性電解質可同時存於相同電池中。而新系統也可降低 PEC 電解水三分之二成本,將太陽能燃料轉換效率提高 20%。

Xuan 教授表示,不管是在英國還是全球,成本皆為太陽能製氫技術最大挑戰,其成本約為風能與生質能的 2 倍,而新系統將能使用更廉價、更唾手可得的材料製成,意味著該技術可以輕鬆達到商業化,並滿足日益增長的氫燃料需求,團隊目前也已實際將技術用於燃料電池中。

蘇格蘭再生能源組織(Scottish Renewables)資深政策經理 Hannah Smith 表示,這項研究讓英國的再生能源資源可能性更加多樣化,綠能氫氣可用於家庭供暖與氫燃料電池車,並加速英國脫碳速度。

赫瑞瓦特大學首席科學家 John Underhill 則指出,如何實現低碳且安全的能源是目前最大挑戰之一,而赫瑞瓦特大學正在測試新能源系統的可行性研究,這將有助於未來能源轉型。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:赫瑞瓦特大學

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