瑞典于默奥大学：开发出将太阳能高效转化为氢气的新方法

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摘  要：研究小组开发了一种电解水制氢装置，该装置通过利用钙钛矿太阳能电池，将太阳能转化成电能，并电解水来产生氢气。

关键字：电解水、氢燃料、钙钛矿太阳能电池、制氢装置、电极

近年来，风力发电和太阳能发电作为环境友好型可再生能源备受关注。然而，目前将能源转化成电能之后，不仅用途有限，还存在无法在电网尚未完善的地方使用的问题。

针对该课题，瑞典于默奥大学的研究小组开发出一种“利用地球上丰富的材料，将太阳能高效转化为易于使用的氢的方法”。

近年来，全球范围内各领域致力于减少二氧化碳排放量的势头不断高涨，使用太阳能等可再生能源的发电可以说是其核心技术。但是，在全球能源消耗量中，只有不到20%的能源直接以电力的形式消费。由于很多地区的电网尚未完善，因此无法将全球使用的所有能源都替换为太阳能发电。

于默奥大学的研究小组表示，如果利用太阳能进行电解水以转化成氢燃料的话，既可以直接作为燃料使用，也可以通过燃料电池最终转化成电能，因此为了减少对化石燃料的依赖，将可再生能源转化成氢燃料是有效的。

因此，研究小组开发了一种制氢装置，该装置利用可以通过印刷技术在薄玻璃或塑料基板上制造的钙钛矿太阳能电池，将太阳能转化成电能，并电解水以产生氢气。

用于电解水的电极由如下方法制成：首先在由直径为10微米～20微米的碳纤维制成的碳纸上涂覆通过化学气相沉积法形成的碳纳米管薄膜，然后在其上面使用金属催化剂进行装饰。据称，考虑到可持续性和对电解反应的促进，用于催化剂的金属选择了地球上丰富的铁、镍和钼这三种金属。

（图片均来自网络）

研究小组将采用新方法开发的电解装置实际投入运行后，证实了太阳能转化为氢气的效率高达13.8%。一般的光伏发电面板的能量转化效率约为20%，如果只看转化效率的话，可能会觉得新方法的效率并不高，但重要是能够转换为用途广泛的氢燃料。氢燃料单位重量的能量密度很高，除了用于汽车等外，还可以用于无碳钢和氨的生产等工业用途。

研究小组针对本次开发的电解装置，强调了以下两点：一是使用的钙钛矿太阳能电池的制造成本低于现有太阳能电池；二是使用地球上丰富的材料制成了电极。

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翻译：王宁愿

审校：贾陆叶

李   涵

统稿：李淑珊

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