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绿能氢进展加速,聚光式太阳能制氢转换效率达17%

时间:2019-05-05 作者:Technews 阅读:
继2019年2月研发出高转换效率聚光型太阳能板,现在洛桑联邦理工学院(EPFL)团队又带来全新的聚光设备,他们结合聚光设备与光电化学制氢,成功将太阳能转换成氢气,不仅转换效率高达 17%,使用寿命更可长达4年以上。
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继2019年2月研发出高转换效率聚光型太阳能板,现在洛桑联邦理工学院(EPFL)团队又带来全新的聚光设备,他们结合聚光设备与光电化学制氢,成功将太阳能转换成氢气,不仅转换效率高达 17%,使用寿命更可长达4年以上。wcxEETC-电子工程专辑

目前许多科学家正为了降低氢能技术对化石燃料的依赖,致力研发各式绿色制氢技术,但像是光催化、光电化学等太阳能制氢技术都需要昂贵的催化剂与太阳能电池,距离商业化还有一大段距离。wcxEETC-电子工程专辑

有鉴于此,EPFL 再生能源科学与工程实验室(LRESE)已研制全新聚光型设备,希望能透过聚焦太阳辐射与智能热管理系统来加强光电化学制氢效率,进一步降低成本与提高氢产量。wcxEETC-电子工程专辑

新设备的亮点在于:太阳能聚光设备与三五族(III-V)半导体太阳能电池,其中聚光系统可将照射量(irradiation)提高 474 kW/m²,且由于聚光系统能缩小阳光照射区域、浓缩太阳辐射,降低太阳能电池尺寸与用量之余,也能提高转换效率。wcxEETC-电子工程专辑

人们也不用担心过高的温度会降低太阳能电池效率,设备还有搭配热管理系统,论文共同作者 Saurabh Tembhurne 表示,团队在设备中有建造水流系统,用来冷却太阳能电池温度,除此之外多余热量也会转移至加热催化剂,有效提高化学反应与制氢效率。wcxEETC-电子工程专辑

根据团队在 Nature Energy 发表的论文,由于该设备可以在高性能下使用最少的昂贵材料,若可保有一定的转换效率,那么新型设备的经济效益将相当高。wcxEETC-电子工程专辑

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高通率太阳模拟设备。(Source:LRESE)wcxEETC-电子工程专辑

团队首先以实验室独特的太阳仿真器来进行实验并测试其性能,实验有所成之后并再加以改良,目前团队已将设备带离实验室,正进行初步测试。研究团队打造出直径长达 7 公尺的抛物面镜,可以将阳光聚焦 1,000 倍,且该设备还是追日系统,可随着随着日照轨迹改变角度,提高氢气生成量。wcxEETC-电子工程专辑

该团队表示,新型太阳能设备可将 17% 的太阳光转换成氢气,跟过去光电化学反应最高纪录相同。项目负责人 Sophia Haussener 表示,新设备在晴朗天气时可生产 1,000 克的氢气,足以让氢燃料车行驶 100-150 公里。LRESE 团队预估,新型系统在不更换部分零件的情况下,可运作超过 30,000 小时,也就是说其寿命最低为 4 年,若将损坏零件汰换,寿命则可超过 20 年。wcxEETC-电子工程专辑

团队认为,目前设备的电流密度表现佳,输出功率也高达 27W,团队已成功加速光电化学制氢的商业化进展。wcxEETC-电子工程专辑

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