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新型光催化法可大幅提高海水發(fā)電效率

作者: 2016年05月25日 來源:互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽量:
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傳統(tǒng)海水發(fā)電一般是利用潮汐、海浪或海水溫差。然而,日本大阪大學(xué)的一個研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)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(chǎn)生電流,總體光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到0.28%,與生物質(zhì)能源

  傳統(tǒng)海水發(fā)電一般是利用潮汐、海浪或海水溫差。然而,日本大阪大學(xué)的一個研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)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(chǎn)生電流,總體光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到0.28%,與生物質(zhì)能源柳枝稷相當(dāng)。

  研究人員在最近發(fā)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(zhuǎn)化為化學(xué)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(chǎn)生電流,副產(chǎn)品只有氧氣和水。

  在本研究中,該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種能產(chǎn)生過氧化氫的新型光電化學(xué)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(fā)生化學(xué)反應(yīng),最終產(chǎn)生過氧化氫。

  經(jīng)24小時光照后,電池中海水過氧化氫的濃度可達(dá)48毫摩爾/升,遠(yuǎn)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(yùn)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(jù)測試,該系統(tǒng)總體光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到0.28%,通過光催化反應(yīng)從海水中產(chǎn)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(fā)電的總效率雖不遜于其他光電能源,如柳枝稷(0.2%),但仍遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的太陽能電池。希望今后能找到更好的光電化學(xué)電池材料,進(jìn)一步提高效率,降低成本。

  論文作者、大阪大學(xué)材料與生命科學(xué)系福住俊一說,海水是地球上可生產(chǎn)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?yàn)橐后w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(fā)能大規(guī)模、低成本利用海水生產(chǎn)過氧化氫的新方法,以替代現(xiàn)有高成本生產(chǎn)方式。”

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