萊斯大學工程師制定的綠氫技術新標準。
萊斯大學的工程師可以將 陽光轉化為氫氣 得益於結合了下一代技術的設備，效率破紀錄 鹵化物鈣鈦礦半導體*與 電催化劑 在單一、耐用、經濟高效且可擴展的設備中。
根據 一個研究 該設備發表在《自然通訊》上，實現了 20.8% 的太陽能到氫氣的轉換效率。
這項新技術是清潔能源向前邁出的重要一步，可以作為各種化學反應的平台，利用太陽能收集的電力將其轉化為化學反應。 原料 轉化為燃料。
化學與生物分子工程師實驗室 阿迪亞·莫希特 使用防腐屏障建造了集成光反應器，該防腐屏障使半導體與水隔離而不妨礙電子傳輸。
「使用陽光作為能源來製造化學品是清潔能源經濟的最大障礙之一，」化學和生物分子工程博士生、該研究的主要作者之一奧斯汀·菲爾說。
“我們的目標是建立經濟可行的平台，可以產生太陽能燃料。在這裡，我們設計了一個吸收光並完成電化學的系統 水分解化學 在它的表面。”
該裝置被稱為光電化學電池，因為光的吸收、光的轉換成電能以及利用電能為化學反應提供動力都發生在同一裝置中。到目前為止，利用光電化學技術生產綠氫一直受到半導體效率低和成本高的阻礙。
費爾說：“所有此類設備僅利用陽光和水即可產生綠色氫氣，但我們的設備非常出色，因為它具有破紀錄的效率，並且使用非常便宜的半導體。”
莫海石實驗室 及其合作者透過轉動他們的 極具競爭力的太陽能電池 進入一個反應堆，可以利用收集到的能量將水分解成氧氣和氫氣。
他們必須克服的挑戰是鹵化物鈣鈦礦*在水中極不穩定，而用於絕緣半導體的塗層最終要么會破壞其功能，要么會損壞它們。
「在過去的兩年裡，我們反覆嘗試不同的材料和技術，」說 王敏德，萊斯化學工程師和該研究的合著者。
經過長時間的試驗未能達到預期的結果後，研究人員終於找到了一個成功的解決方案。
「我們的主要見解是，屏障需要兩層，一層用於阻擋水，一層用於在鈣鈦礦層和保護層之間建立良好的電接觸，」費爾說。
「我們的結果是沒有太陽能聚光的光電化學電池的最高效率，並且對於使用鹵化物鈣鈦礦半導體的光電化學電池來說總體上是最好的。
費爾說：“對於歷史上一直由昂貴的半導體主導的領域來說，這是第一次，並且可能首次為此類設備提供了商業可行性的途徑。”
研究人員展示了他們的勢壘設計適用於不同的反應和不同的半導體，使其適用於許多系統。
莫希特說：“我們希望此類系統能夠作為一個平台，利用豐富的原料，僅以陽光作為能量輸入，驅動各種電子進行燃料形成反應。”
費爾補充說：“隨著穩定性和規模的進一步提高，這項技術可以開啟氫經濟，並改變人類的生產方式，從化石燃料轉向太陽能燃料。”
鈣鈦礦 – 這種礦物的電導率比矽高，而且不易碎。它在地球上也更加豐富。在過去的十年中，大量的努力帶來了驚人的發展，但其在未來光電子學中的採用仍然是一個挑戰。
鈣鈦礦光電池仍然不穩定並且會過早老化。更重要的是，它們含有鉛，這種物質對環境和人類健康非常有害。由於這些原因，面板無法上市。
鹵化雜化鈣鈦礦 是一類半導體材料，近年來因其卓越的光電特性及其在光伏系統中的應用而成為特別研究的焦點。
