據(jù)外媒報道，以色列和意大利科學家開發(fā)出一種可再生能源技術，可將太陽能轉化為氫燃料。據(jù)稱，該技術正處于“實際”可行的臨界點。

圖片來源：spectrum

這種新的太陽能技術將以一種可持續(xù)的方式，將水和陽光轉化為可供燃料電池存儲的能源，而所儲存的電力可以并入電網(wǎng)，也可用于由燃料電池驅動的卡車、火車、汽車、輪船、飛機或工業(yè)流程。以色列理工學院化學系副教授Lilac Amirav表示，可以把這項研究看作是一種人工光合作用。(如果可以擴大規(guī)模，該技術最終將成為“太陽能工廠”的基礎，其中太陽能集熱器陣列將水分解成氫燃料，以及一種或多種工業(yè)化學品。)

Amirav說:“我們從一種半導體開始，它與太陽能電池板上的半導體非常相似。”但是，他們研究的不是利用太陽光釋放電子電流的光電路線，而是利用太陽光有效地、經(jīng)濟地從水分子中剝離氫。

到目前為止，最大的障礙是氫和氧一旦分離就很容易重新結合。也就是說，除非能在反應過程中加入催化劑，使這兩種元素彼此分離。因此，Amirav及其同事開發(fā)了一種棒狀納米顆粒，長50-60納米，直徑只有4.5納米，頂端都有直徑2-3納米的鉑球，就像固定在吸管末端的納米彈珠。自2010年，該團隊一直在調整設計，以最大限度地提高棒狀納米顆粒的性能，將“太陽能轉化為化學能”，盡可能多地提取氫氣和多余能量。

從水中生成氫分子的同時，也會產(chǎn)生氧氣，必須合理處理這些副產(chǎn)品。Amirav說：“氫是一種燃料，當你考慮人工光合作用時，你關心的是氫。在這一過程中，氧不是一個有趣的產(chǎn)物，它是一個瓶頸。”從水分子中分裂出來的氧氣，也會帶走反應能量，這是無法回避的事實。如果不對其加以利用，最終會浪費太陽能，導致整體反應效率下降。因此，研究人員在這一過程中加入另一反應。他們的鍍鉑納米棒催化劑，不僅可以利用太陽能將水轉化為氫，還能利用釋放出來的氧氣，將有機分子芐胺轉化為工業(yè)化學物質苯甲醛(通常用于染料、香料提取物和香水)。

總而言之，這類納米棒可以將入射陽光能量的4.2%轉化為化學鍵。僅僅考慮到氫燃料的能量，就可以將3.6%的太陽能轉化為儲存燃料。這些數(shù)字可能看起來微不足道，但仍高于以前技術所能達到的1-2%。根據(jù)美國能源部的數(shù)據(jù)，效率達到5- 10%，是太陽能制氫“實際可行的門檻”。

研究人員通過人工智能數(shù)據(jù)挖掘專家進行新研究，以進一步提高效率。Amirav表示:“我們正在尋找可替代的有機轉換方案。”研究人員希望，他們的太陽能工廠可以生產(chǎn)氫燃料和其它一系列有用的工業(yè)副產(chǎn)品。利用他們的人工光合作用工藝，未來可以產(chǎn)生低排放能源，以及一些有益的化學提取物。

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