2019-05-09 05:44:01
石墨涂层使钙钛矿太阳能电池防水

由于巴斯大学可持续化学技术中心的新研究,使用阳光从水中制造氢燃料的更便宜,更清洁和更可持续的方式更近了一步。

随着全球领导者为减少碳排放而施加压力,以解决气候变化紧急情况,迫切需要开发更清洁的能源替代品来燃烧化石燃料。氢是一种零碳排放燃料替代品,可用于为汽车提供动力,仅产生水作为废物。

它可以通过将水分解成氢气和氧气来制造,但是该过程需要大量的电力。大多数电力是通过燃烧甲烷制成的,因此巴斯大学的研究人员正在开发新的太阳能电池,它们直接使用光能来分解水。

目前市场上的大多数太阳能电池都是由硅制成的,但是它们制造起来很昂贵并且需要制造许多非常纯的硅。它们也很厚重,这限制了它们的应用。

使用具有与钙钛氧化物相同的3-D结构的材料的钙钛矿太阳能电池制造起来更便宜,更薄并且可以容易地印刷到表面上。它们还可以在低光照条件下工作,并且可以产生比硅电池更高的电压,这意味着它们可以在室内用于为设备供电,而无需插入电源。

缺点是它们在水中不稳定,这对它们的开发造成巨大障碍,并且还限制了它们用于直接产生清洁氢燃料的用途。

来自巴斯大学可持续化学技术中心的科学家和化学工程师团队通过使用石墨的防水涂层解决了这个问题,石墨是铅笔芯中使用的材料。

他们通过将涂覆的钙钛矿电池浸没在水中并使用收获的太阳能将水分解成氢气和氧气来测试防水性。涂覆的细胞在水下工作30小时 - 比之前的记录长10小时。

在此之后,将涂层夹在细胞上的胶水失效;科学家们预计,使用更强的胶水可以使细胞稳定更长时间。

以前,含有铟的合金用于保护太阳能电池以进行水分解,但是铟是稀有金属,因此价格昂贵,并且获得它的采矿过程是不可持续的。

巴斯团队使用的是商业上可获得的石墨,这种石墨非常便宜并且比铟更具可持续性。

化学高级讲师Petra Cameron博士说:“钙钛矿太阳能电池技术可以使人们更加负担得起太阳能,并且可以将太阳能电池印刷到屋顶瓦片上。但目前它们在水 - 太阳能电池中确实不稳定如果他们在雨中溶解,就没什么用了!“

“我们开发了一种能够有效防水的电池,适用于各种应用。最令人兴奋的是我们使用的是市售的石墨,比以前尝试过的材料便宜得多且更具可持续性。”

钙钛矿太阳能电池产生的电压高于硅基电池,但仍然不足以单独使用太阳能电池来分解水。为了解决这一挑战,该团队正在增加催化剂以降低驱动反应所需的能量需求。

Isabella Poli,Marie Curie FIRE研究员和博士。可持续化学技术中心的学生说:“目前氢燃料是通过燃烧甲烷制成的,这种甲烷既不干净也不可持续。

“但我们希望未来我们可以使用钙钛矿电池从太阳能中制造出清洁的氢和氧燃料。”

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