三电极+太阳能电池 UCLA研发新装置降低制氢成本-电子工程世界

据外媒报道,加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)设计了一款新装置,可利用太阳能生成并存储价格便宜、能效较高的氢能,未来或将用于功率电子设备,使得氢燃料电池车变得更为清洁、环保。

该装置或将使得氢燃料电池车的价格更为便宜,使更多的用户能够负担得起。相较于当前氢燃料所采用的铂及其他稀有金属元素,该装置采用镍、铁及钴等金属元素来生产氢能,上述三种金属元素的储量更为富足,且售价更为便宜。

目前,许多城市都从电网收集剩余电能并进行存储,该设备或许将成为其可行性方案中的重要组成部分。

传统意义上的氢燃料电池及超级电容器(supercapacitors)拥有两个电极(一个正极和一个负极)。而UCLA研发的装置拥有三个电极,第三个电极将发挥超级电容器的作用,用于存储能量,并将谁分解为氢气和氧气,上述工艺被称为水电解(water electrolysis)。

三个电极均与单个太阳能电池相连,作为该设备的能源(动力源,power source),并存储从太阳能电池处获得的电能。通常由两种方式可供选择(通常任选其一):利用超级电容器内的电化学反应或采用化学方式获得氢气。

该研究论文的合著者兼UCLA博士后研究员Maher El-Kady透露, 该设备的制氢工艺较为环保。目前,全球近95%的氢气源自于石油燃料的化学转换,如:将天然气转化为氢气,但该工艺使大量的二氧化碳排入大气环境中。

Kaner表示,研究人员将超级电容器及水裂解技术融合到单个装置内,该项新技术最终会导致新应用的产生,但研究人员尚未考虑到这一点。

研究人员设计了纳米级电极,比人的头发丝还要薄,确保其暴露到水中的表面积足够大,可提升该设备所产生氢气的数量。尽管研究人员制作的设备很小,可置于掌中,但未来或许会制造尺寸较大的版本,因为该装置的售价并不算贵。

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