以色列研究人员开发太阳能制氢技术 有望投入实际应用

据外媒报道，以色列和意大利科学家开发了一种可再生能源技术，可以将太阳能（000591，库存）转化为氢燃料。据说，这项技术正处于“实用”可行性的临界点。

图片来源：Spectrum，一种新的太阳能技术，将把水和阳光转化为可以通过燃料电池以可持续的方式储存的能量。储存的电力可以集成到电网中，用于卡车、火车、汽车、船舶、飞机或由燃料电池供电的工业过程。以色列理工学院化学副教授Lilac Amirav表示，这项研究可以被视为一种人工光合作用。如果能够扩大规模，这项技术最终将成为“太阳能工厂”的基础，太阳能收集器阵列将水分解为氢燃料和一种或多种工业化学品。阿米拉夫说：“我们从一种与太阳能电池板上的半导体非常相似的半导体开始。“然而，他们正在研究的不是利用阳光释放电流的光电途径，而是有效利用阳光从水分子中经济地去除氢。到目前为止，最大的障碍是，一旦氢和氧分离，它们就很容易重新结合。也就是说，除非在反应过程中添加催化剂来分离这两个元素彼此不同。因此，Amirav和同事开发了一种长度为50-60纳米、直径仅为4.5纳米的杆状纳米颗粒，以及顶部直径为2-3纳米的铂球，类似于固定在吸管末端的纳米大理石。自2010年以来，该团队一直在调整设计，以最大限度地提高棒状纳米颗粒的性能，将“太阳能转化为化学能”，并提取尽可能多的氢气和多余的能量。当水产生氢分子时，也会产生氧气，这些副产物必须得到适当的处理。阿米拉夫说：“氢气是一种燃料，当你考虑人工光合作用时，你关心的是氢气。在这个过程中，氧气不是一种有趣的产品，它是一个瓶颈。”从水分子中分离出来的氧气也会带走反应能，这是一个不可避免的事实。如果不加以利用，它最终将浪费太阳能，导致整体反应效率下降。因此，研究人员在这个过程中添加了另一种反应。他们的镀铂纳米棒催化剂不仅可以利用太阳能将水转化为氢气，还可以利用释放的氧气将有机分子苄胺转化为工业化学品苯甲醛（通常用于染料、香料提取物和香水）。总之，这些纳米棒可以将4.2%的入射阳光能量转化为化学键。仅考虑氢燃料的能量，3.6%的太阳能可以转化为储存燃料。这些数字可能看起来微不足道，但仍高于之前技术所能达到的1-2%。根据美国能源部的数据，5%-10%的效率是太阳能制氢的“实用门槛”。研究人员通过人工智能数据挖掘专家进行新的研究，以进一步提高效率。Amirav说：“我们正在寻找替代的有机转化解决方案。”研究人员希望他们的太阳能发电厂能够生产氢燃料和一系列有用的工业副产品。通过利用它们的人工光合作用过程，未来可以产生低排放能量和一些有益的化学提取物。

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