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传统的海水发电一般利用潮汐、海浪或海水温差。然而,日本大阪大学的一个研究小组开发了一种新的光催化方法,它可以利用阳光将海水转化为过氧化氢,然后将其用于燃料电池来产生电流。整体光电转换效率为0.28%,相当于生物质能源柳枝稷的光电转换效率。
研究人员在最近发表在《自然通讯》上的一篇论文中指出,太阳能日夜波动很大。为了在晚上使用太阳能,它需要被转换成化学能并储存起来。水中的过氧化氢是一种很有前途的太阳能燃料,可以用来在燃料电池中产生电流,只有氧气和水是副产品。
在这项研究中,该团队开发了一种新型光电化学电池,可以产生过氧化氢。它使用三氧化钨作为光催化剂,当暴露在阳光下时可以吸收光子能量并产生化学反应,最终产生过氧化氢。
经过24小时的光照后,电池中海水过氧化氢的浓度可达到48毫摩尔/升,远远超过以前在纯水中获得的2毫摩尔/升的浓度,这足以支持过氧化氢燃料电池的运行。浓度增加的主要原因是海水中的氯离子增加了光催化剂的活性。
经测试,系统整体光电转换效率达到0.28%,海水光催化反应生成过氧化氢的效率为0.55%,燃料电池效率为50%。研究人员指出,尽管这种发电形式的整体效率并不逊于其他光伏能源,如柳枝稷(0.2%),但仍远低于传统太阳能电池。希望将来能找到更好的光电化学电池材料,以进一步提高效率和降低成本。
这篇论文的作者,大阪大学材料与生命科学系的福佑之说,海水是地球上最丰富的能产生过氧化氢的资源。目前,大多数燃料电池使用液体过氧化氢代替氢气,因为液体过氧化氢更容易以高密度形式储存,并且更安全。“未来,我们计划开发一种新方法,以低成本大规模从海水中生产过氧化氢,取代现有的高成本生产方法。”