日本大阪大学:新型光催化法可大幅提高海水发电效率
来源:科技日报 作者:常丽君 时间:2016-05-24 15:00 点击:次
传统海水发电一般是利用潮汐、海浪或海水温差。然而,日本大阪大学的一个研究团队开发出一种新的光催化方法,能利用阳光把海水变成过氧化氢,然后用在燃料电池中产生电流,总体光电转换效率达到0.28%,与生物质能源柳枝稷相当。
研究人员在最近发表于《自然·通讯》杂志上的论文中指出,太阳能昼夜波动很大,为了在夜间利用太阳能,需要将其转化为化学能存储起来。水中过氧化氢是一种很有前景的太阳能燃料,可用在燃料电池中产生电流,副产品只有氧气和水。
在本研究中,该团队开发了一种能产生过氧化氢的新型光电化学电池,它用三氧化钨作为光催化剂,受到阳光照射时能吸收光子能量并发生化学反应,最终产生过氧化氢。
经24小时光照后,电池中海水过氧化氢的浓度可达48毫摩尔/升,远超以往在纯水中获得的浓度2毫摩尔/升,足以支撑过氧化氢燃料电池的运作。浓度提高的主要原因是海水中氯离子提高了光催化剂的活性。
据测试,该系统总体光电转换效率达到0.28%,通过光催化反应从海水中产生过氧化氢的效率为0.55%,燃料电池效率为50%。研究人员指出,这种形式发电的总效率虽不逊于其他光电能源,如柳枝稷(0.2%),但仍远低于传统的太阳能电池。希望今后能找到更好的光电化学电池材料,进一步提高效率,降低成本。
论文作者、大阪大学材料与生命科学系福住俊一说,海水是地球上可生产过氧化氢最丰富的资源。目前大部分燃料电池都是用液体过氧化氢,而不是氢气,因为液体过氧化氢更容易以高密度形式存储,也更安全。“将来我们打算开发能大规模、低成本利用海水生产过氧化氢的新方法,以替代现有高成本生产方式。”
总编辑圈点
我国一直是太阳能资源丰富的国家,利用太阳能不仅能消除二氧化碳的影响,而且可以使碳资源有效循环起来。如此优势的绿色能源为何不能尽早为我们所用,正是由于它的总体能源转化效率不高。如今日本的研究团队这项新研究为太阳能提高使用率、降低使用成本提供了可能。太阳能作为燃料的研究是一项长远的研究,希望未来科学家开发出大规模、低成本的利用海水生产过氧化氢的新方法,早日实现太阳能的高效利用。