據測試,該系統總體光電轉換效率達到0.28%,通過光催化反應從海水中產生過氧化氫的效率為0.55%,燃料電池效率為50%。

傳統海水發電一般是利用潮汐、海浪或海水溫差。然而,日本大阪大學的一個研究團隊開發出一種新的光催化方法,能利用陽光把海水變成過氧化氫,然后用在燃料電池中產生電流,總體光電轉換效率達到0.28%,與生物質能源柳枝稷相當。

研究人員在最近發表于《自然·通訊》雜志上的論文中指出,太陽能晝夜波動很大,為了在夜間利用太陽能,需要將其轉化為化學能存儲起來。水中過氧化氫是一種很有前景的太陽能燃料,可用在燃料電池中產生電流,副產品只有氧氣和水。

在本研究中,該團隊開發了一種能產生過氧化氫的新型光電化學電池,它用三氧化鎢作為光催化劑,受到陽光照射時能吸收光子能量并發生化學反應,最終產生過氧化氫。

經24小時光照后,電池中海水過氧化氫的濃度可達48毫摩爾/升,遠超以往在純水中獲得的濃度2毫摩爾/升,足以支撐過氧化氫燃料電池的運作。濃度提高的主要原因是海水中氯離子提高了光催化劑的活性。

據測試,該系統總體光電轉換效率達到0.28%,通過光催化反應從海水中產生過氧化氫的效率為0.55%,燃料電池效率為50%。研究人員指出,這種形式發電的總效率雖不遜于其他光電能源,如柳枝稷(0.2%),但仍遠低于傳統的太陽能電池。希望今后能找到更好的光電化學電池材料,進一步提高效率,降低成本。

論文作者、大阪大學材料與生命科學系福住俊一說,海水是地球上可生產過氧化氫最豐富的資源。目前大部分燃料電池都是用液體過氧化氫,而不是氫氣,因為液體過氧化氫更容易以高密度形式存儲,也更安全。“將來我們打算開發能大規模、低成本利用海水生產過氧化氫的新方法,以替代現有高成本生產方式。”

總編輯圈點

我國一直是太陽能資源豐富的國家,利用太陽能不僅能消除二氧化碳的影響,而且可以使碳資源有效循環起來。如此優勢的綠色能源為何不能盡早為我們所用,正是由于它的總體能源轉化效率不高。如今日本的研究團隊這項新研究為太陽能提高使用率、降低使用成本提供了可能。太陽能作為燃料的研究是一項長遠的研究,希望未來科學家開發出大規模、低成本的利用海水生產過氧化氫的新方法,早日實現太陽能的高效利用。    

[責任編輯:張倩]

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