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金屬氧化物太陽(yáng)能電池研究取得突破:太陽(yáng)能大規(guī)模儲(chǔ)能將成為現(xiàn)實(shí)

發(fā)布時(shí)間: 2016-03-09 08:39:58    來(lái)源: 新華社
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[摘要]美國(guó)斯坦福大學(xué)研究人員最新研究發(fā)現(xiàn),加熱鐵銹之類(lèi)金屬氧化物,可以提升特定太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率和能量?jī)?chǔ)存效率。

 

  美國(guó)斯坦福大學(xué)研究人員最新研究發(fā)現(xiàn),加熱鐵銹之類(lèi)金屬氧化物,可以提升特定太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率和能量?jī)?chǔ)存效率。

  這一發(fā)現(xiàn)由《能源和環(huán)境科學(xué)》雜志刊載。與現(xiàn)有硅太陽(yáng)能電池不同,這類(lèi)太陽(yáng)能電池是以金屬氧化物代替硅,把光子轉(zhuǎn)化為電子后,借助電子把水分子分解成氫氣和氧氣。

  硅太陽(yáng)能電池?zé)o法儲(chǔ)存電能,并非常規(guī)意義上的“電池”,但如果能在白天借助日照產(chǎn)生電能,以分解水分子的方式儲(chǔ)存能量,再在夜間以某種方式“重組”氫氣和氧氣,用以釋放能量,將是理想狀態(tài)。

  斯坦福大學(xué)研究人員在不同溫度條件下測(cè)試三種金屬氧化物,分別是釩酸鉍、氧化鈦和氧化鐵,所獲結(jié)果超出預(yù)想:溫度升高時(shí),電子通過(guò)這三種氧化物的速率加快,所產(chǎn)生的氫氣和氧氣量相應(yīng)增加。而以陽(yáng)光加熱金屬氧化物,所產(chǎn)生的氫氣可以增加一倍。

  三種金屬氧化物中,加熱釩酸鉍取得的效果最為明顯。研究人員推測(cè)加熱其他金屬氧化物可能同樣有效,后續(xù)研究將測(cè)試更多材料。

  斯坦福大學(xué)材料科學(xué)和工程系助理教授闕宗仰主持這項(xiàng)研究。他與同事們相信,這一研究突破或許可以讓太陽(yáng)能電池大規(guī)模儲(chǔ)存能量成為現(xiàn)實(shí),改變?nèi)祟?lèi)生產(chǎn)、儲(chǔ)存和消耗能源的方式。

  闕宗仰說(shuō):“綜合利用熱量和陽(yáng)光,以金屬氧化物為轉(zhuǎn)換材料,借助對(duì)水分子的分解,高效儲(chǔ)存太陽(yáng)取之不盡的能量,可以按需供應(yīng)能源。”

  金屬氧化物之所以現(xiàn)階段沒(méi)有被用于制作太陽(yáng)能電池,是因?yàn)楣怆娹D(zhuǎn)換效率低于硅,尤其在可見(jiàn)光和紫外線范圍內(nèi)。但是,闕宗仰介紹,硅太陽(yáng)能電池只能利用陽(yáng)光所攜能量中相當(dāng)小的一部分。

  此前,研究者普遍認(rèn)為金屬氧化物太陽(yáng)能電池與硅太陽(yáng)能電池一樣,溫度升高時(shí)轉(zhuǎn)換效率會(huì)降低。這項(xiàng)研究不僅消除這一“誤解”,而且得出完全相反結(jié)論。金屬氧化物成本遠(yuǎn)低于硅,且來(lái)源豐富、加工簡(jiǎn)單,應(yīng)用前景值得期待。

  闕宗仰設(shè)想,分解水分子所獲氫氣,可以直接用作燃料,譬如為汽車(chē)提供動(dòng)力,而“排放物”則是水。始于陽(yáng)光、終于水,不增加大氣二氧化碳含量,是一個(gè)“碳平衡循環(huán)”。

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