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低成本直接太阳能到氢能的雄心壮志

时间：2021-12-20 18:16:22 来源：

炼油厂是廉价氢的潜在工业用户之一。德国最大的炼油厂位于韦瑟林（Wesseling），每年消耗18万吨氢气，作为化石燃料巨头壳牌（Shell）减少排放和能源转型之路的一部分。

摘自澳大利亚pv杂志。

澳大利亚国立大学（ANU）的研究人员对太阳能到氢生产工艺的效率轻描淡写，这种工艺可以绕过电解槽并避免AC / DC功率转换和传输损耗。一个基于ANU的组织表示，他们的世界纪录效率（用钙钛矿-硅串联吸收器实现）达到了17.6％，这有待进一步完善，这可能会使清洁氢气的生产在成本上比预期的更具竞争力，其中包括褐色氢气和天然气。

主要作者西瓦·克里希纳·卡鲁图里（Siva Krishna Karuturi）和沉和平（Heping Shen）在先进能源材料上发表的论文中说，尽管光伏组件已成为大规模可再生能源生产的商业可行方法，但要实现[a]全球可再生能源转型，还需要进一步解决通过发展可移动储能手段来实现太阳能的间歇性。

在澳大利亚可再生能源局（ARENA）和澳大利亚研究委员会（ARC）的资金支持下，ANU团队一直在探索Karuturi将其比喻为光合作用的过程的潜力–该过程通过光电化学将太阳的能量直接转化为氢（ PEC）单元。

该论文的引言引人注目的标题是钙钛矿-硅串联吸收器可实现超过17％的效率的独立式太阳能水分解。参与氢释放反应和氧释放反应的空穴对。

2009年，美国能源部致力于提供绿色氢气生产可行性的框架，并设定了到2020年PEC的水分解效率达到20％（最终效率为25％）的目标。

尽管半导体已证明太阳能到氢（STH）的效率高达19％，但是材料的高昂成本限制了它们的应用。同时，使用廉价的半导体材料实现的STH效率保持在10％以下，而且材料本身很容易降解。

ANU研究人员将埋入的p-n结硅/钛/铂光电阴极与半透明钙钛矿太阳能电池配对使用，是首次采用便宜的材料来实现接近20％的效率。

Karuturi写道：“正如我们的建模结果所揭示的那样，概念验证演示提供了巨大的机会，可通过优化单个组件的性能以及用丰富的材料替换珍贵的催化剂来进一步提高效率并降低成本。”

他将他的团队的解决方案描述为“一条储存太阳能的优雅且可能经济的途径。”

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