美國研制出離子太陽能電池 海水淡化不再是夢(mèng)

:現(xiàn)代太陽能電池可利用光能產(chǎn)生電子和電洞，然后由半導(dǎo)體材料傳輸?shù)酵獠侩娐?，供人們使用。但是，很少有人關(guān)注到另一個(gè)由光能驅(qū)動(dòng)的發(fā)電形式，即通過分解水分子得到帶相反電荷的質(zhì)子和氫氧化物的傳輸發(fā)電。近日，美國的研究人員在《焦耳》雜志上報(bào)道了一種新的設(shè)計(jì)，它在生產(chǎn)電能和咸水淡化方面具有很好的應(yīng)用前景。

研究人員制作了一種“離子模擬的電子P-N結(jié)太陽能電池”，利用光能來激發(fā)水的半導(dǎo)體特性，從而產(chǎn)生離子電。他們希望利用這種機(jī)理來制造一種可以直接在陽光照射下進(jìn)行海水脫鹽淡化的設(shè)備。

在最新設(shè)計(jì)中，研究人員將水通過兩種離子交換膜，其中一種膜主要運(yùn)輸正電荷離子（如陽離子）的質(zhì)子，另一種主要運(yùn)輸負(fù)電荷離子（陰離子），如氫氧化物，他們就像一對(duì)“化學(xué)門”使電荷分離。再使用激光照射系統(tǒng)，使光敏的有機(jī)染料分子結(jié)合在膜上，繼而解放質(zhì)子。然后這些質(zhì)子將運(yùn)輸?shù)侥さ乃嵝詡?cè)，產(chǎn)生最高可超過100 mV的離子電流（平均60 mV）。

然而，除了偶爾出現(xiàn)的超過100 mV闕值的情況，雙膜系統(tǒng)可以達(dá)到的電流水平仍然是其目前主要的限制。若要實(shí)現(xiàn)海水淡化，光伏電壓必須被放大到200 mV，但是研究人員對(duì)實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)持有樂觀態(tài)度。

從長遠(yuǎn)來看，海水淡化只是研究人員開發(fā)的合成光驅(qū)動(dòng)質(zhì)子泵的應(yīng)用之一。它也可能用于連接電子設(shè)備，為腦機(jī)接口提供信號(hào)，甚至給一些結(jié)合了活體組織和人工回路的“人造細(xì)胞”提供能量（傳統(tǒng)太陽能電池在生物系統(tǒng)中并不穩(wěn)定）。