鈣鈦礦電池制氫 美新型“人造葉子”效率再提高

:人工光合作用是種利用陽光來電解水的綠色制氫技術(shù)，過去人們大多都以硅材為主，雖然便宜容易取得，但轉(zhuǎn)換效率著實不高，也存有穩(wěn)定性問題，而現(xiàn)在美國科學(xué)家把硅材換成光電領(lǐng)域的黑馬：鈣鈦礦太陽能電池，成功提高制氫效率。

人工光合作用設(shè)備有如一片“人造葉子”，多由層層光吸收材料制成，每層負(fù)責(zé)吸收不同光波長，隨后發(fā)電讓催化劑（catalytic electrode，觸媒電極）在水中分解氫氣與氧氣，這些光吸收材料多是由硅與釩酸鉍制成，只不過在太陽能電池領(lǐng)域大放光彩的晶體硅材料，到水中效率就大打折扣，最終影響制氫效率。

而這次美國萊斯大學(xué)科學(xué)家（Rice University）決定換一種材料試試，并看中近幾年備受矚目的鈣鈦礦太陽能電池，其轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)在十年間從3 %提高到25%，團隊在實驗中也改良鈣鈦礦太陽能電池材料，避免使用昂貴的白金材料，進而降低成本。

除此之外，通常鈣鈦礦太陽能電池都有不耐濕、熱與水等缺點，為此團隊還用特殊的Surlyn聚合物材料將電池好好地裹起來保護著，讓電池可以長時間浸泡在水中，工程學(xué)院萊斯材料實驗室科學(xué)家Jun Lou表示，團隊開發(fā)的催化系統(tǒng)可連接太陽能電池與浸在水中的觸媒電極，并通過簡單的聚合物封裝技術(shù)簡化這個設(shè)備。

（Source：萊斯大學(xué)）

根據(jù)團隊發(fā)布在《ACS Nano》的研究，新型人造葉子是由兩個串聯(lián)起來的鈣鈦礦太陽能電池與兩個CoP觸媒電極組成，其中新設(shè)備的光電解水制氫效率為6.7%，同時這項研究也通過特殊的聚合物封裝技術(shù)，讓鈣鈦礦電池也能無懼水，在水中吸收陽光轉(zhuǎn)換成電力，最后供電極分解水。

Lou表示，縱使沒有陽光，團隊也可以用另一種形式來存儲陽光能量，將氫氣與氧氣分別存放在存儲容器中再用燃料電池等設(shè)備轉(zhuǎn)換成電力。同時這種人造葉片除了用在發(fā)電領(lǐng)域，團隊也在尋找跨入藥物、肥料、合成氣等領(lǐng)域。

原標(biāo)題:鈣鈦礦太陽能電池也能用來制氫，美新型“人造葉子”效率再提高