欧洲研究出利用催化剂提取氢能源

添加时间：2013-06-21 13:57:58 来源：爱中国能源网

       由于太阳能的可用性不稳定，研发出相应的能量储存解决方案就尤为紧迫了。其中一种选择是使用太阳能电池内生成的电能、以电解方式拆分水，从而生成可用作耐储存燃料的氢气。

　　HZB太阳能燃料研究所的工作人员利用其高效构成对覆盖的太阳能电池进行改良，利用合适的催化剂从水中分解出氢气。此类太阳能电池的作用类似于“人造树叶”。但如果置于含水电解液中，太阳能电池会很快被腐蚀。目前，博士生Diana Stellmach发现一种防腐方式，即通过将催化剂嵌入可导电的聚合物中，然后将其装到太阳能电池的两个触点表面；这一发现使Stellmach成为整个欧洲第一个提出此解决方案的研究人员。通过这种方式，敏感的电池触点就被密封起来，从而既可以起到防腐的作用，又可以实现约3.7%的稳定太阳能效率。

　　氢气可用于储存化学能量，且从适用性潜力来讲其用途非常广泛。氢气可转化为甲烷、甲醇等燃料，也可以直接在燃料电池内发电。通过使用涂有合适催化剂且两者之间可生成至少1.23W电压的两个电极，可将水分子电解拆分为氢气和氧气。

　　仅在太阳能可用于制造氢气时，这一生产方式才变得有用，因为这将一次性解决两个难题：在晴天条件下，多余的电能可产生氢气，以用作燃料或用于夜间/阴天发电。



利用合适的催化剂从水中分解出氢气

　　新型复杂薄膜技术

　　在HZB太阳能燃料研究所，研究人员正在研究可帮助实现这一目标的新方法。他们目前采用的是由HZB柏林光伏能力中心(PVcomB)定制的多个超薄硅层组成的光伏结构，由于太阳能电池是由单个复杂模块组成，因此这被称为整体方法。工作人员随后在电池的电触点表面涂上用于拆分水的特殊催化剂。如果将此电池放入稀硫酸中，经过日光照射后，触点上将生成可用于拆分水的电压。在此过程中，用于加速触点处化学反应的催化剂起着尤为关键的作用。

　　防腐性

　　PVcomB光伏电池的主要优势在于其“介质覆盖结构”：光通过载体玻璃上的透明前触点进入，由于催化剂位于太阳能电池上（背侧且与水/酸混合物相接触），因此不存在不透明度。水/酸混合物具有腐蚀性，因此Diana Stellmach首先用约400纳米厚的钛涂层替换常用的锌银背面触点。随后，她配制一种可用于同时安装催化剂和保护电池不被腐蚀的溶液：将RuO2纳米粒子与可导电聚合物(PEDOT：PSS)相混合，然后涂抹到电池的背面触点以用作生成氧气的催化剂。类似地，将用于生成氢气的铂催化剂涂抹到前触点上。

　　稳定的H2生产

　　利用这一解决方案，实现了3.7%的能效，且保持稳定在18小时以上。Sebastian Fiechter博士表示，“这样一来，Stellmach就成为全欧洲第一个实现这种水拆分太阳能结构的研究人员”，且可能也是全世界第一人，因为具有各种结构的光伏薄膜目前均已被证实为不够稳定。

　　然而铂和RuO2等催化剂过于昂贵，最终需让位于更为低廉的材料。Diana Stellmach已开始着手解决这一问题；她目前正在研究是否能将涂有硫化钼的碳纳米棒用作氢气催化剂。（译文/Viki）