德國柏林的赫爾姆茨太陽能燃料研究所研究人員應用特殊納米材料，日前發(fā)明了高效利用太陽能制氫新工藝。這種納米材料可以使太陽能轉化為電能的效率達到80%。
新工藝采用的是水電解原理。在中學課堂上我們就知道，將兩根電極插入水中，在電磁場作用下，水可以分解成氫氣和氧氣。氫是一種可以存儲的能源，氫燃料電池可以應用在汽車等眾多領域。通常電解水需要耗費大量電能，在產生氫能的同時又在消耗能源。這種能源轉化并不經濟，于是赫爾姆茨太陽能燃料研究所研究人員想到了利用太陽能，但是太陽能的能源轉換效率通常比較低，不能滿足電解水需要，為此他們研究出一種納米材料電極。這種電極可以大大提高太陽能轉換為電能的效率，從而提高電解水的制氫能力。
研發(fā)利用太陽能電解水的電極材料并不是件容易的事，因為電解水制氫過程最好是在酸性環(huán)境下進行，但這樣的環(huán)境容易使太陽能電池生銹，而且采用傳統(tǒng)電極需要昂貴的稀有金屬鉑或鉑銥化合物。為此，研究人員想出一個解決辦法，他們用黃銅制成用二氧化鈦包覆的透明、輕質的薄膜材料。二氧化鈦薄膜是多晶體，并含有鉑納米顆粒。這種新的金屬復合材料可以在陽光照射下產生0.5伏特的光壓，以及每平方厘米38毫安的光電能，并能作為制氫的催化劑，也可防止電極生銹。
該項目負責人尼德利克稱，采用這項新技術可以使陽光中可見光的80%轉化成光電能并用于制氫。目前該項目還有許多試驗要做，要達到實際應用效果，復合電極之間的電磁場至少要達到1.8伏特。尼德利克表示，“我們的實驗證明，未來完全可以利用太陽能來生產氫燃料。我們已與一家公司合作使光制氫項目工業(yè)化”。
能源技術的發(fā)展對當今社會的重要性不言而喻，而清潔高效且用之不竭的能源更能給社會各方面帶來深遠的影響。利用納米材料技術，德國的科學家將水和太陽能轉化成了清潔的氫能源，轉化效率高達80%，且對材料本身沒有太多損耗。雖然這項技術離工業(yè)化還有段路要走，然而，科學家的實驗也告訴我們，材料技術的新應用讓原本高成本的物質能量轉化過程變得簡單和容易。也許在除了能源技術之外的其他領域，創(chuàng)新的材料技術也能帶給我們意外的驚喜。 |
