KU Leuven（天主教魯汶大學(xué)）的生物科學(xué)工程師創(chuàng)造了一種太陽(yáng)能電池板，可以利用空氣中的水分產(chǎn)生氫氣。據(jù)研究人員稱，經(jīng)過(guò)十年的發(fā)展，該小組現(xiàn)在每天可生產(chǎn)250升氫氣。其中20個(gè)太陽(yáng)能電池板可以為一個(gè)家庭提供一整年的電力和熱量。
在充滿陽(yáng)光的陽(yáng)光下，Johan Martens教授和他的研究小組將太陽(yáng)能電池板放在KU Leuven的表面化學(xué)催化中心前的草坪上。該設(shè)備看起來(lái)像普通的太陽(yáng)能電池板。工程師將一個(gè)裝有水的燒瓶連接到設(shè)備上，這樣我們就能看到氫氣泡逸出。幾秒鐘后，第一個(gè)氣泡開(kāi)始上升到表面。
氫氣是一種能夠很容易儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)哪芰枯d體，它可以隨意轉(zhuǎn)換為電能和熱能。只要您使用清潔能源生產(chǎn)，天然氣不會(huì)釋放任何溫室氣體或有毒物質(zhì)。這就是馬丁斯教授的團(tuán)隊(duì)所開(kāi)發(fā)的：一種以可持續(xù)的方式將陽(yáng)光和水蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的裝置。
“這是物理學(xué)和化學(xué)的獨(dú)特結(jié)合。最初，效率僅為0.1%，幾乎沒(méi)有任何氫分子形成。今天，你看到它們?cè)跉馀葜懈〕鏊妗＿@是十年的工作 - 總是在改進(jìn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。這就是你得到結(jié)果的方式。“
KU Leuven的生物科學(xué)工程師設(shè)計(jì)了一種太陽(yáng)能電池板，將15%的陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)換成氫氣 - 創(chuàng)造了世界紀(jì)錄。©Tom Bosserez
傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池板將18%至20%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。如果你必須使用這種電力將水分解成氫氣和氧氣，你就會(huì)失去很多能量。KU Leuven生物科學(xué)工程師通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)將15%的陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)換成氫氣的太陽(yáng)能電池板解決了這個(gè)問(wèn)題。創(chuàng)造了世界紀(jì)錄。
“大多數(shù)氫氣是使用石油和天然氣生產(chǎn)的 - 對(duì)氣候或環(huán)境來(lái)說(shuō)并不是一個(gè)巨大的勝利。我們相信這種情況即將發(fā)生變化。“
來(lái)自可再生能源的氫氣 - 綠色氫氣 - 多年來(lái)一直是能源市場(chǎng)上一個(gè)充滿希望的前景，但真正的突破還沒(méi)有發(fā)生。氫氣被認(rèn)為是昂貴的并且難以生產(chǎn)和儲(chǔ)存。今天，大多數(shù)氫氣是使用石油和天然氣生產(chǎn)的。換句話說(shuō)，“灰色”氫氣不是氣候或環(huán)境的重大勝利。KU Leuven的研究人員認(rèn)為這種情況即將發(fā)生變化。
與此同時(shí)，我們看到儀表在我們面前的設(shè)備上穩(wěn)步上升。盡管水太陽(yáng)，泡沫仍在繼續(xù)。“該小組在一整年內(nèi)每天生產(chǎn)約250升。這是一項(xiàng)世界紀(jì)錄，“KU Leuven研究員JanEné說(shuō)。“這些面板中的20個(gè)足以在沒(méi)有電網(wǎng)或天然氣供電的情況下生存一年。如果你再增加20個(gè)面板，你甚至可以駕駛一輛氫燃料汽車(chē)一整年。“
Johan Martens教授及其表面化學(xué)和催化中心的團(tuán)隊(duì)。©Tom Bosserez氫氣的另一個(gè)好處是它可以替代化石燃料。我們大約80%的能源來(lái)自石油，天然氣或煤炭。JanRongé說(shuō)，如果我們想解決全球變暖問(wèn)題，我們需要更換這些資源。
然而，氫氣有其自身的風(fēng)險(xiǎn)。像大多數(shù)燃料一樣，氣體是高度易燃的。這會(huì)帶來(lái)危險(xiǎn)，特別是在封閉空間。與此同時(shí)，它也是一種輕氣體，所以當(dāng)它逃逸時(shí)，它會(huì)立即上升，而不是在地面上蔓延。
無(wú)論如何，Johan Martens團(tuán)隊(duì)的新原型已準(zhǔn)備好進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。對(duì)于第一個(gè)項(xiàng)目，我們開(kāi)車(chē)前往佛蘭芒布拉班特省的鄉(xiāng)村小鎮(zhèn)Oud-Heverlee。不久，將在其中一個(gè)房屋上安裝20個(gè)氫氣板作為測(cè)試案例。如果一切順利，將在街道的一塊土地上安裝更多的面板。這將使街道上的其他39個(gè)家庭也能從該項(xiàng)目中受益。夏季產(chǎn)生的氫氣將在冬季儲(chǔ)存并轉(zhuǎn)化為電能和熱能。
氫氣比電力更容易儲(chǔ)存。緩沖電需要昂貴且慢慢失電的電池。因此，從夏季到冬季緩沖電力并不是一個(gè)好主意。對(duì)于氫氣，夏季產(chǎn)生的氫氣可以儲(chǔ)存在地下壓力容器中直到冬天。一個(gè)家庭需要大約4立方米的存儲(chǔ)空間。相當(dāng)于常規(guī)油箱的大小。
“我們希望設(shè)計(jì)出可承受的可持續(xù)性產(chǎn)品，幾乎可以在任何地方使用。”
對(duì)于Johan Martens來(lái)說(shuō)，像Oud-Heverlee這樣的測(cè)試項(xiàng)目是他和他的團(tuán)隊(duì)多年來(lái)一直努力的方向。“我們希望設(shè)計(jì)出可承受的可持續(xù)性產(chǎn)品，幾乎可以在任何地方使用。我們使用廉價(jià)的原材料，不需要貴金屬或其他昂貴的組件。“
由于批量生產(chǎn)尚未開(kāi)始，氫氣板的實(shí)際成本仍然未知。然而，研究人員表示應(yīng)該負(fù)擔(dān)得起。本發(fā)明可以徹底改變綠色能源的未來(lái)。重點(diǎn)不在于大型生產(chǎn)單元，而在于較小的本地系統(tǒng)的組合。無(wú)論是天然氣，石油還是電力，它還需要更少耗能的能源運(yùn)輸。無(wú)論如何，研究人員都樂(lè)觀地說(shuō)：“天空是極限。”
