《美国化学学会·纳米》杂志近日发文称，美国莱斯大学的材料学家Jun Lou等开发了一种高效、低成本的催化装置，可以将水分解成氢燃料。该装置集成了催化电极和钙钛矿太阳能电池，受阳光激发后可以产生电能：电流流向催化剂，将水分解成氢气和氧气。太阳能转化为氢的效率高达6.7%。
这类型的催化反应并不新鲜，但Lou的团队将钙钛矿层和电极封装成了一个单独的模块。Lou介绍说，集成模块不仅是一个自给自足的燃料工厂，还能简易地批量生产。他说：“集成催化模块的概念和人工叶片大体相似。它能将阳光转化为电能，驱动电化学反应。水和阳光是获取化学燃料的丰富原料。”
钙钛矿是一种具有立方晶格的晶体，能够吸收阳光。目前，最高效的钙钛矿太阳能电池的效率已经超过了25%。然而，这种材料很昂贵，而且容易受到光、湿度和热量的影响。
Lou解释说：“我的同事Jia Liang用碳等元素替代了钙钛矿太阳能电池中昂贵的铂。这降低了商业化的准入门槛。类似的集成设备能脱离外部电源，创造出可持续系统，因此在燃料行业有很光明的应用前景。”
Liang补充说：“钙钛矿可能还不是关键成分。包裹钙钛矿的聚合物或许更加重要。我们用舍林薄膜封装了钙钛矿层，简化了系统的结构。舍林薄膜不仅具有透光性和保护作用，还能在电池和电极之间起到绝缘作用。”
这是一种巧妙的设计思路，它使系统具备了循环特征。Lou说：“即使在没有阳光的情况下，你也可以利用储存的化学燃料——你可以把氢、氧产物放在不同的容器中，再用燃料电池等模块，将燃料转化为电能。”
研究人员表示，他们将继续改进封装技术以及太阳能电池性能，以提高模块效率。
原创编译：德克斯特 责编：张梦
期刊来源：《美国化学学会·纳米》
期刊编号：1936-0851
原文链接：https://phys.org/news/2020-05-water-splitting-module-source-perpetual-energy.html
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