微米和纳米科技材料

太阳能燃料:微米线使其具有更高效率

特温特大学MESA+纳米技术研究所的研究人员们对用于生产太阳能燃料的技术进行了显著的效率改进。这涉及将来自太阳光的能量直接转换成可用燃料(在这种情况下,燃料指氢气)。

仅使用土壤中含量丰富的材料,他们开发了迄今为止最高效率的转换方法。诀窍是从发生转换反应的点解耦出光被捕获的点。

这项研究今天发表在“Nature Energy”杂志(“Spatial Decoupling of Light Absorption and Catalytic Activity of Ni-Mo-Loaded High-Aspect-Ratio Silicon Microwire Photocathodes”)。

太阳能燃料:微米线使其具有更高效率

微米线太阳能燃料转换。图片来源:特温特大学

世界各地的研究人员正在研究太阳能燃料技术的发展。这涉及到仅使用阳光,二氧化碳和水这些植物使用的基本成分来生成可持续燃料。特温特大学MESA +研究所的一组研究人员正在研究一种产生氢气的太阳能转换成燃料装置。目前他们在基础研究领域取得了重大突破。

他们使用土壤中含量丰富的材料(即避免使用稀缺而昂贵的贵金属),开发了迄今为止将光转化为氢的最有效率的方法。该系统由长度小于十分之一毫米的硅微米线组成,其顶部涂有催化剂。光子(光粒子)被收集在微米线之间。氢形成的化学反应发生在微米线尖端的催化剂上。

解耦

通过改变微米线的密度和长度,研究人员们最终实现了10.8%的最大效率。他们设法通过从发生转换反应的点解耦出收集光子的点来实现所述最大效率。这个步骤是必要的,因为催化剂通常反射光。

然而,要尽可能高效率地进行转换,你可能会希望它们吸收尽可能多的光。在微观尺度上实现这种解耦是很重要的,因为在较大尺度上,硅微米线的电导率成为限制因素。

研究人员中的其中一位Jurriaan Huskens教授指出,10.8%是硅基设计的最高效率。然而,要使该技术在经济上可行,需要将效率进一步提高到15%。

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