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新方法可以降低太阳能的储存成本

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-12-01  浏览次数:14
核心提示:将太阳能作为氢气储存起来是开发综合可再生能源系统的一种很有前途的方法。为了实现这一目标,传统的太阳能电池板可以产生电流,

将太阳能作为氢气储存起来是开发综合可再生能源系统的一种很有前途的方法。为了实现这一目标,传统的太阳能电池板可以产生电流,将水分子分解成氧和氢,后者被认为是一种太阳能燃料。然而,生产高效太阳能电池板的成本使得分水技术过于昂贵,难以商业化。EPFL的科学家们现在已经开发出一种简单、非常规的方法来制造高质量、高效的太阳能电池板,用于低成本的直接太阳能制氢。


许多不同的材料已被考虑用于直接太阳能到氢转换技术,但“二维材料”最近已被确定为有前途的候选人。一般来说,包括石墨烯在内的这些材料具有非凡的电子性能。然而,获取可用的太阳能需要大面积的太阳能电池板,而且以这种规模制造二维材料薄膜并保持良好性能是出了名的困难和昂贵。


Kevin Sivula和他在EPFL的同事们用一种创新的廉价方法解决了这个问题,这种方法利用了两种非混合液体之间的边界。研究人员集中研究了一种用于太阳能水分解的最佳2d材料,叫做“钨硒化物”。以往的研究表明,这种材料在将太阳能直接转化为氢燃料方面具有很高的效率,同时具有很高的稳定性。


在制作薄膜之前,科学家们首先要使材料均匀分散。为了达到这一目的,他们将钨二硒化物粉末与一种液体溶剂混合,利用声波振动将其“剥落”成薄的二维薄片,然后加入特殊的化学物质以稳定混合物。由Sivula的实验室(2014)开发的这项技术可以产生类似于墨水或油漆的均匀分散的薄片。


然后,研究人员使用一种创新的方法来制作高质量的薄膜:他们在两种不混合的液体之间的边界处注入双硒化钨墨水。利用这种油水效应,他们将这两种液体的界面作为“擀面杖”,迫使二维薄片以最小的团块和重叠形成均匀、高质量的薄膜。然后,液体被小心地移除,薄膜被转移到一个灵活的塑料支架上,这比传统的太阳能电池板便宜得多。


经测试,这种薄膜比用同样材料但用其他类似方法制成的薄膜具有更高的效率。在这个概念验证阶段,太阳能到氢的转换效率大约是1%,已经比其他方法制备的薄膜有了很大的改进,并且在未来有相当大的提高效率的潜力。


更重要的是,这种液-液方法可以在商业水平上进行扩展。Kevin Sivula说:“它适用于快速、大面积的辊对辊加工。”“考虑到这些材料的稳定性和我们的沉积方法的相对易用性,这代表着经济的太阳能到燃料能源转换的重要进展。”


 
 
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