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穩定太陽能制氫用水分裂光電極的策略
2022年07月14日    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com    |  投稿

近年來,工程師們一直在努力設計新技術,以更可持續地生產和儲存能源,希望克服全球對化石燃料的依賴,并應對氣候變化。一個備受關注的解決方案是通過一種稱為水分解的過程將太陽能轉化為氫氣。水分解是一種化學過程,通過該過程,水可以分解為兩種主要成分:氫和氧中國建材網cnprofit.com。光電化學(PEC)水分解過程可以從陽光和水中生產綠色氫。


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要大規模實施,PEC設備不應太昂貴,并且應具有較長的壽命。然而,到目前為止,使用廣泛可用且價格合理的材料開發長期穩定的設備具有挑戰性。事實上,過去的研究表明,由地球上豐富的材料(如吸光半導體)制成的光電極在暴露于陽光下時容易腐蝕。這嚴重阻礙了基于這些豐富且價格更實惠的材料的PEC器件的發展。延世大學的研究人員最近介紹了一種新的策略,可以提高PEC分水裝置中光電極的穩定性。該方法在《自然能源》雜志上發表的一篇論文中介紹,需要使用基于水凝膠的透明層來保護光電陰極(即當暴露于輻射能光時發射電子的帶負電電極)。


“半導體的嚴重光腐蝕和光催化劑的不穩定性阻礙了光電化學器件的壽命,”Jeiwan Tan和他的同事在論文中寫道?!拔覀儓蟾媪艘环N穩定光電化學裝置的策略,該裝置使用聚丙烯酰胺水凝膠作為頂部保護層上的高滲透性和透明裝置?!弊T和他的同事設計的滲透透明的保護層靈感來自于光合海洋植物。包括海藻在內的這些植物的細胞表面覆蓋著納米多孔保護水凝膠。這種氫可以防止細胞因與水環境中的力和生物體的物理接觸而變形和破裂。


當海藻細胞被這種氫覆蓋時,它們可以透射光并保持其水位。研究人員試圖創建一個類似的保護層,可以防止光電極的腐蝕,從而提高PEC器件的穩定性。他們在三硒化銻(Sb2Se3)制成的光電陰極上測試了這一層。研究人員在論文中寫道:“水凝膠保護的Sb2Se3光電陰極在100小時以上表現出穩定性,保持約70%的初始光電流,降解速率逐漸降低到飽和水平?!??!霸谶@段時間之后,Pt/TiO2/Sb2Se3光電陰極的結構穩定性保持不變,并通過水凝膠中形成的微氣體通道確保有效的氣泡逸出,以實現機械穩定的保護?!?/p>


研究人員進行的初步試驗取得了非常有希望的結果,表明其保護氫可以防止用于水分解應用的基于Sb2Se3的光電探測器的降解和腐蝕。譚和他的同事還表明,他們的水凝膠保護劑與具有廣泛pH值的電解質兼容,同時始終使用SnS光電陰極和壽命約為500的BiVO4光電陽極鈥塰我們的未來,他們論文中介紹的水凝膠保護劑可用于保護各種PEC裝置內的光電陰極,以進行水分解。這可能有助于大規模實施這些設備,最終有助于應對氣候變化。

標簽:行業資訊,今日頭條,建材商道,技術中心,機械設備
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