鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年04月10日
能源自給自足:模擬光合用途材料問世
美國佛羅里達州立大學的研究人員發現一種可模擬光合用途的人工材料,有望帶來一種可持續的自給自足能源系統。
在近期發表的《物理化學》TheJournalofPhysicalChemistry雜志中,美國佛羅里達州立大學的研究人員化學工程助理教授JoseL.Mendoza-Cortes詳細介紹了這種新材料如何有效捕捉陽光,能量如何被分解成氧氣(O2)和氫氣(H2)。這個過程被稱為氧化,和植物利用光分解水和碳水化合物進行光合用途過程相同。
“從理論上講,這應該是一個自給自足的能量來源,”Mendoza-Cortes表示。“也許在未來,你可以把這種材料放在屋頂,借助于陽光可以把雨水轉化成能量來源。”
可持續的自給自足能源系統應該對環境沒有負面影響,不會出現二氧化碳和廢水。但要建造這樣一個系統,目前面對的難題是,如何設計出一種材料,既不會在分解水的過程中生銹,又能捕獲能源,還要足夠便宜以利于生產。
佛羅里達州立大學化學工程副教授JoseL.Mendoza-Cortes最初用氧化錳開發了一種多層材料,稱為層狀水鈉錳礦(birnessite)。
后來,他和研究團隊把水鈉錳礦這種多層材料一層層地剝離,當剝離到最后只剩一層時,令人興奮的事情發生了,水鈉錳礦材料捕獲光的速度大大提高。從技術層面上講,水鈉錳礦從一種間接帶隙材料變成了直接帶隙材料。
光能更容易地穿透間接帶隙材料而不被吸收。硅是最常見的間接帶隙材料,但要想讓材料收光性能更加有效,通常是把硅太陽能電池堆積起來,達數百微米厚。假如硅電池厚度太薄,光就會很容易穿過材料不被吸收。
因此更理想的方法是造出一種單層材料,可提高光捕捉量,生產更便利更具性價比。
JoseL.Mendoza-Cortes指出“這就是為何直接帶隙材料的發現如此令人興奮。既便宜高效,而且無需使用大量的材料來收光,節省發電燃料。”
(文/Tina譯)










