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標題: 用矽與鈣鈦礦製成的低成本「光電極」﹐光電解水製氫效率達17.6% [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2020-6-25 08:53 AM 標題: 用矽與鈣鈦礦製成的低成本「光電極」﹐光電解水製氫效率達17.6%

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　　製氫效率固然是重點﹐但材料成本與是否容易取得也是需要考量到的商業化要點﹐最近澳洲科學家就用矽與鈣鈦礦製造出「串疊型光電極」﹐研發出高效率光電解水製氫設備﹐效率已達17.6%﹐喜聞樂見的是﹐材料還很便宜。
　　目前日本﹑南韓等不少國家看中氫能經濟﹐認為氫能利用形式多樣﹐既可應用在發電廠﹑小型發電機組﹐或是幫氫燃料電池車「加油」﹐我們也可以用再生能源電力從水分離出氫氣﹐加以壓縮後儲存分裝﹑輸送﹐是種發展潛力相當高的燃料﹐甚至可以變成一種綠色出口產業。只是為了追求綠能與環保﹐科學家想要捨棄過去常見的高效率﹑卻也高污染的天然氣製氫法﹐得再找出具成本效益也很綠色的製氫方式。。
　　因此綠色製氫是不少研究員與工業念茲在茲的目標﹐其中光電解水製氫備受看好﹐透過光催化劑或光電極讓太陽分解水並製造氫﹑氧﹐過程不需要任何外部電力﹐能直接產生氫氣﹐目前其效率進展良好﹐轉換效率已達19%﹐其實已經快要達到美國能源部訂下的25%目標﹐但現階段仍苦於光電極材料多採用昂貴半導體材料﹐不是人人玩得起。
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　　對此﹐澳洲國立大學(ANU)科學家的突破或許能帶來轉機﹐他們將鈣鈦礦與矽晶串聯在一起﹐發現所製成的光電極效果比任何一種半導體還要好﹐團隊表示﹐矽晶太陽能雖然是市場上最常見的太陽光電技術﹐但不大適合用在水分解製氫﹐能量只有所需的三分之一而已﹐如果改用能隙為矽兩倍的半導體﹐或許就有機會解決這個問題﹐但同時也要考量到能矽愈高﹑補光效率就越低。
　　因此團隊改用兩個能隙較小的半導體﹐它們不僅能有效地捕獲日光﹐而且還能高效製氫。研究團隊指出﹐在這個發想之前﹐都沒有一種既可負擔﹑效率又超過10%的光電解水製氫設備﹐團隊採用鈣鈦礦﹑矽﹑鈦﹑白金光電極實現這個目標﹐效率也提高到17.6%﹐未來有機會透過微調組件設計﹐提高效率﹐也希望能使用更豐富的材料來替代貴金屬。
　　該團隊也對鈣鈦礦-矽晶太陽能頗有研究﹐今年初ANU團隊也研發出27.7%的串疊型太陽能。為來團隊目標是將光電解水製氫的價格降至每公斤2美元左右﹐如此一來才能跟天然氣製氫相競爭。ANU工程與電腦科學學院首席研究員Siva Karuturi表示﹐透過太陽能製氫﹐我們可以捨棄外部電力跟電網基礎設施﹐成本效益顯然更高。

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