光伏发电一直被视为替代煤炭石油这类化石燃料的清洁能源。不过，只有在太阳光线强烈的时候，太阳能电力才可被使用。如今，以北卡罗来纳大学(University of North Carolina ，UNC)能源前沿研究中心(Energy Frontier Research Center，EFRC)汤姆*迈尔(Tom Meyer)为领导的研究小组研发出一种系统，该系统不仅能够将太阳能转化为电力，还可将之储存起来以备后用。这种技术实现了太阳落山之后的光伏电力供应问题。
北卡罗来纳大学艺术与科学系著名的化学教授迈尔表示：“氢气这类‘太阳能燃料’的解决方案是从自然界光合作用中获得启发，能将能源储存起来以供夜晚使用。我们最新的研究方案能够为储存太阳能能源提供一种新方式——对于太阳能未来而言，这将是一个转折点。
太阳在一个小时内生产的能源足供地球上每部车辆、工厂及设备运转一整年。在白天，太阳能电池板能够将太阳能源转化电力。然而，现在最大的问题是太阳会在夜晚下落。科学家们不得不思考如何储存能源以供夜晚使用。
北卡罗莱纳州立大学格雷格*帕森斯(Greg Parsons)团队与迈尔教授团队组成的研究小组设计的系统即可解决这一问题。该系统被称为染色敏化光电子合成电池(DSPEC)。通过使用太阳能能源将水分子分解成几个部分，DSPEC生产出氢燃料。水分子被分解之后，氢元素被隔离，并储存起来，并产生了副产品氧气，被释放到空气之中。
“然而，分解水分子是一项极其困难的事情。”迈尔说道，“你必须将四个电子从两个水分子中脱离出来，再将其转移至别处，并将氢气与氧气隔离开来。如何设计出具有这个能力的分子是最大的挑战。值得指出的是，我们已逐渐攻克这一难题。”
迈尔教授已研究DSPECs多年。他的设计分为两个基础部分：一个分子与一个纳米粒子。分子又称为发色团-催化剂组合，吸收太阳光线之后游动将电子从水分子中剥离出来。被数以千计的发色团-催化剂组合附着的纳米粒子是纳米薄层的一部分，该纳米薄层能够将电子游离出来，制作称氢燃料。
然而，由于发色团-催化剂组合总是脱离纳米例子以及电子无法迅速游离出来制作称氢，即使采用最佳的方式，系统也总是崩溃。
北卡罗来纳大学研究人员研发出新系统将光伏电力适用于夜晚
为了解决这两个问题，迈尔教授向帕森斯团队求助，希望采用二氧化钛薄层涂染纳米粒子表层。通过使用这类超薄层二氧化碳材料，研究人员发现纳米粒子能够以更快的速度将电子游离出来，释放出来的电子可用于制造氢气。
研究小组还研制出保护性涂层技术，以确保发色团-催化剂组合牢固的拴在纳米粒子，并停留在其表面上。
随着电子通过纳米粒子自由流动并且可以稳定附着，迈尔团队的新系统能够将太阳的能源转化为燃料，并且无需额外的电力来进行操作，也不释放温室气体。更为重要的是，这个安装太阳光-燃料转换器的基础设施基于现有技术。
扫一扫关注微信
