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科学家开发太阳能二合一新装置,可储电也可生成氢

2024-11-23 205

就像技术人员把相机功能与网络浏览器结合在智能手机一样,来自加州大学洛杉矶分校的团队也在太阳能装置上做了相同的事:你可以拿来储电,也可以拿来为环保汽车制造氢燃料。

不论是传统的氢燃料电池还是超级电容器,它们都有两个电极:正极和负极,但加州大学洛杉矶分校生物化学特聘教授理查德‧卡纳(Richard Kaner)所领导的团队,现在开发出具有第三个电极的装置,既可以做为储电用的超级电容器,也可以当作将水电解成氢气与氧气的装置。

▲ 左为研究领导人理查德‧卡纳(Richard Kaner),右为博士后研究员Maher El-Kady。(Source:加州大学洛杉矶分校)

这 3 个电极通通连接到一个太阳能电池上,其收集产生的电力有两种不同的用途:以电化学方式将电能储存在超级电容器上,或以化学方式电解水储存为氢,而这归功于研究团队顺利合成了镍-钴-铁层状双氢氧化物(nickel-cobalt-iron layered double hydroxide),将之作为超级电容器中的活性电极材料及产氧反应(oxygen evolution reaction,缩写 OER)的电催化剂。

(Source:出自研究论文)

研究人员并设计比人的头发还要薄上千倍的奈米电极,以确保暴露在水中的表面积达到最大,进一步增加设备能产生的氢量,同时在电极中放入更多电荷存储材料(也就是镍─钴─铁层状双氢氧化物),提升超级电容器的效能。

目前,地球上约 95% 的氢气提取自天然气等化石燃料,转化期间仍会释放二氧化碳,如果不是透过电解水的方式取得氢,这种方法认真说起来并不是“绿色能源”。加州大学洛杉矶分校博士后研究员 Maher El-Kady 说,今天如果透过新装置来将将水分解成氢气和氧气,不只在降低氢气生产成本方面具有巨大潜力,最终还能替代依赖化石燃料的转化方法。

尽管研究人员制造的原型设备比手掌还小,但卡纳表示,相关部件价格都很低廉,未来绝对可以制造出更大的模型。想要大力推氢气动力汽车,需要的是一种能在常压高温下安全储存大量氢气的技术,而非目前使用的加压气瓶。这篇论文已发表在《Energy Storage Materials》杂志。

  • Hydrogen cars for the masses one step closer to reality, thanks to UCLA invention

(首图来源:加州大学洛杉矶分校)

延伸阅读:

  • 史上性能最高的纸质超级电容器,用金属奈米粒子提升能量密度
2019-03-13 02:31:00

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