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編者按：由于巴斯大學(xué)可持續(xù)化學(xué)技術(shù)中心的新研究，使用陽光從水中制造氫燃料的更便宜，更清潔和更可持續(xù)的方式更近了一步。隨著全球領(lǐng)導(dǎo)者為減少碳排放而施加壓力，以解決氣候變化緊急情況，迫切需要開發(fā)更清潔的能源替代品來燃燒化石燃料。氫是一種零碳排放燃料替代品，可用于為汽車提供動力，僅產(chǎn)生水作為廢物。

它可以通過將水分解成氫氣和氧氣來制造，但是該過程需要大量的電力。大多數(shù)電力是通過燃燒甲烷制成的，因此巴斯大學(xué)的研究人員正在開發(fā)新的太陽能電池，它們直接使用光能來分解水。

目前市場上的大多數(shù)太陽能電池都是由硅制成的，但是它們制造起來很昂貴并且需要制造許多非常純的硅。它們也很厚重，這限制了它們的應(yīng)用。

使用與鈣鈦氧化物具有相同3D結(jié)構(gòu)的材料的鈣鈦礦太陽能電池制造成本更低，更薄并且可以容易地印刷到表面上。它們還可以在低光照條件下工作，并且可以產(chǎn)生比硅電池更高的電壓，這意味著它們可以在室內(nèi)用于為設(shè)備供電，而無需插入電源。

缺點是它們在水中不穩(wěn)定，這對它們的開發(fā)造成巨大障礙，并且還限制了它們用于直接產(chǎn)生清潔氫燃料的用途。

來自巴斯大學(xué)可持續(xù)化學(xué)技術(shù)中心的科學(xué)家和化學(xué)工程師團(tuán)隊通過使用石墨的防水涂層解決了這個問題，石墨是鉛筆芯中使用的材料。

他們通過將涂覆的鈣鈦礦電池浸沒在水中并使用收獲的太陽能將水分解成氫氣和氧氣來測試防水性。涂層細(xì)胞在水下工作30小時 - 比之前的記錄長10小時。
在此之后，將涂層夾在細(xì)胞上的膠水失效;科學(xué)家們預(yù)計，使用更強的膠水可以使細(xì)胞穩(wěn)定更長時間。

以前，含有銦的合金用于保護(hù)太陽能電池以進(jìn)行水分解，但是銦是稀有金屬，因此價格昂貴，并且獲得它的采礦過程是不可持續(xù)的。

巴斯團(tuán)隊使用的是商業(yè)上可獲得的石墨，這種石墨非常便宜并且比銦更具可持續(xù)性。

化學(xué)高級講師Petra Cameron博士說：“鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)可以使人們更加負(fù)擔(dān)得起太陽能，并且可以將太陽能電池印刷到屋頂瓦片上。但目前它們在水中確實不穩(wěn)定 - 太陽能電池如果他們在雨中溶解，就沒什么用了!“

“我們開發(fā)了一種能夠有效防水的電池，適用于各種應(yīng)用。最令人興奮的是我們使用的是市售的石墨，比以前嘗試過的材料便宜得多且更具可持續(xù)性。”

鈣鈦礦太陽能電池產(chǎn)生的電壓高于硅基電池，但仍然不足以單獨使用太陽能電池來分解水。為了解決這一挑戰(zhàn)，該團(tuán)隊正在增加催化劑以降低驅(qū)動反應(yīng)所需的能量需求。

來自可持續(xù)化學(xué)技術(shù)中心的瑪麗居里FIRE研究員和博士生伊莎貝拉波利說：“目前氫燃料是通過燃燒甲烷制成的，甲烷既不干凈也不可持續(xù)。

“但我們希望未來我們可以使用鈣鈦礦電池從太陽能中制造出清潔的氫和氧燃料。”

該研究是與斯旺西大學(xué)的SPECIFIC團(tuán)隊合作完成的。




原標(biāo)題：太陽能氫燃料向前邁進(jìn)了一步