集成鹵化物鈣鈦礦光電化學(xué)電池——太陽光驅(qū)動水分解效率高達(dá)20.8%
英國萊斯大學(xué)Aditya Mohite實驗室最近在《自然通訊》期刊發(fā)表文章,介紹了將鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體與電催化劑結(jié)合在一個單一、耐用、成本效益高且可擴(kuò)展的設(shè)備中,以破紀(jì)錄的20.8%效率將陽光轉(zhuǎn)化為氫氣。這項新技術(shù)是清潔能源向前邁出的重要一步,可以作為一個廣泛的化學(xué)反應(yīng)平臺,利用太陽能發(fā)電將原料轉(zhuǎn)化為燃料。
這項研究的目標(biāo)是實現(xiàn)高效率、長期耐久性、低成本、可擴(kuò)展的光吸收器,以實現(xiàn)高效的太陽能轉(zhuǎn)化為氫能。為了實現(xiàn)這個目標(biāo),研究人員設(shè)計和制造了一種導(dǎo)電粘合屏障(CAB),它能夠?qū)⒊^99%的光電功率轉(zhuǎn)化為化學(xué)反應(yīng)。CAB使得鹵化物鈣鈦礦光電化學(xué)電池具有兩種不同的結(jié)構(gòu),這兩種結(jié)構(gòu)都展現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的太陽能轉(zhuǎn)化為氫能效率。
文章詳細(xì)介紹了鹵化物鈣鈦礦光電化學(xué)電池的結(jié)構(gòu)和工作原理,以及CAB的設(shè)計和制造過程。研究人員還詳細(xì)介紹了兩種不同結(jié)構(gòu)的鹵化物鈣鈦礦光電化學(xué)電池的性能和優(yōu)缺點。
其中一種結(jié)構(gòu)基于鈦基電極,具有高效的光吸收和電子傳輸,但是穩(wěn)定性較差;另一種結(jié)構(gòu)基于氧化銦錫電極,具有更好的穩(wěn)定性,但是光吸收和電子傳輸效率較低。研究人員通過優(yōu)化這兩種結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了高效的太陽能轉(zhuǎn)化為氫能。
研究人員表示,所有此類設(shè)備都只使用陽光和水來生產(chǎn)綠氫,但此次研發(fā)的設(shè)備獨特之處在于,它將太陽能轉(zhuǎn)化為氫的效率創(chuàng)出新紀(jì)錄,而且其使用的半導(dǎo)體非常便宜。
研究人員希望這樣的系統(tǒng)可成為一個新平臺,僅以陽光為能量輸入,驅(qū)動電子發(fā)生反應(yīng),并生成燃料。