德國柏林的赫爾姆茨太陽能燃料研究所研究人員應(yīng)用特殊納米材料，日前發(fā)明了高效利用太陽能制氫新工藝。這種納米材料可以使太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率達(dá)到80%。

新工藝采用的是水電解原理。在中學(xué)課堂上我們就知道，將兩根電極插入水中，在電磁場作用下，水可以分解成氫氣和氧氣。氫是一種可以存儲的能源，氫燃料電池可以應(yīng)用在汽車等眾多領(lǐng)域。通常電解水需要耗費(fèi)大量電能，在產(chǎn)生氫能的同時又在消耗能源。這種能源轉(zhuǎn)化并不經(jīng)濟(jì)，于是赫爾姆茨太陽能燃料研究所研究人員想到了利用太陽能，但是太陽能的能源轉(zhuǎn)換效率通常比較低，不能滿足電解水需要，為此他們研究出一種納米材料電極。這種電極可以大大提高太陽能轉(zhuǎn)換為電能的效率，從而提高電解水的制氫能力。

研發(fā)利用太陽能電解水的電極材料并不是件容易的事，因為電解水制氫過程最好是在酸性環(huán)境下進(jìn)行，但這樣的環(huán)境容易使太陽能電池生銹，而且采用傳統(tǒng)電極需要昂貴的稀有金屬鉑或鉑銥化合物。為此，研究人員想出一個解決辦法，他們用黃銅制成用二氧化鈦包覆的透明、輕質(zhì)的薄膜材料。二氧化鈦薄膜是多晶體，并含有鉑納米顆粒。這種新的金屬復(fù)合材料可以在陽光照射下產(chǎn)生0.5伏特的光壓，以及每平方厘米38毫安的光電能，并能作為制氫的催化劑，也可防止電極生銹。

該項目負(fù)責(zé)人尼德利克稱，采用這項新技術(shù)可以使陽光中可見光的80%轉(zhuǎn)化成光電能并用于制氫。目前該項目還有許多試驗要做，要達(dá)到實(shí)際應(yīng)用效果，復(fù)合電極之間的電磁場至少要達(dá)到1.8伏特。尼德利克表示，“我們的實(shí)驗證明，未來完全可以利用太陽能來生產(chǎn)氫燃料。我們已與一家公司合作使光制氫項目工業(yè)化”。

總編輯圈點(diǎn)

能源技術(shù)的發(fā)展對當(dāng)今社會的重要性不言而喻，而清潔高效且用之不竭的能源更能給社會各方面帶來深遠(yuǎn)的影響。利用納米材料技術(shù)，德國的科學(xué)家將水和太陽能轉(zhuǎn)化成了清潔的氫能源，轉(zhuǎn)化效率高達(dá)80%，且對材料本身沒有太多損耗。雖然這項技術(shù)離工業(yè)化還有段路要走，然而，科學(xué)家的實(shí)驗也告訴我們，材料技術(shù)的新應(yīng)用讓原本高成本的物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化過程變得簡單和容易。也許在除了能源技術(shù)之外的其他領(lǐng)域，創(chuàng)新的材料技術(shù)也能帶給我們意外的驚喜。