创新网

绿能制氢技术更进一步,新型光电极可捕获85% 可见光

创新网 2018-09-18 11:00 出处:网络 编辑:@科技资讯网
科学家近年来不断研发新型人工光合作用设备,各界都希望能用少量、低成本材料来提升可见光吸收量与制氢效率,近期日本北海道大学在光电极(Photoelectrode)研究有所进展,该团队的金─二氧化钛奈米光电极能有效捕获85% 可见光,进一步将光转换效率提升11 倍

科学家近年来不断研发新型人工光合作用设备,各界都希望能用少量、低成本材料来提升可见光吸收量与制氢效率,近期日本北海道大学在光电极(Photoelectrode)研究有所进展,该团队的金─二氧化钛奈米光电极能有效捕获85% 可见光,进一步将光转换效率提升11 倍。


氢燃料电池车与氢能为备受看好的下一代技术,「排放物只有纯水」俨然成为广告宣传代名词,但目前制氢技术多以化石燃料为主,氢气在制造方面尚未达到百分之百绿能,因此各方科学家纷纷绞尽脑汁想提出最佳解决方案。

光电解水制氢则是实验室重点研究技术,结合光催化剂与电化学原理,将光电极置入水溶液后,就可把光电极所吸收的能源转换成氢气,若该技术成功走出实验室,将有助于未来氢能社会的发展。

北海道大学电子科学研究所教授三泽弘明(Hiroaki Misawa)团队一直以来便致力于打造金制光电极,希望可透金奈米粒子捕获更多可见光,不过由于金奈米粒子只能吸收光谱范围较窄的光,若是只有一层金奈米粒子,没有办法吸收足够的可见光。

(Source:北海道大学)

因此为提高光吸收量,团队打造一款「三明治」光电极,将30 奈米厚的二氧化钛薄膜夹在100 奈米厚金制薄膜与金奈米粒子之间。当光被金奈米粒子层吸收时,二氧化钛另一面的金薄膜就可以变成镜子,光可在两面镜子间来回反射,即是所谓的「共振腔」(Cavity),光会不断穿过二氧化钛层,可最大化光吸收与制氢效益。

实验结果也指出,新型光电极效率比以往的设备还要高,可吸收超过85% 可见光,三泽弘明指出,金奈米粒子会出现「局部电浆共振」(localized plasmon resonance)现象,可吸收特定波长的光,且二氧化钛层中的电浆会与可见光相互作用,让金奈米粒子可吸收光谱范围较宽的光。

当金奈米粒子吸收光时,额外的能量会刺激金的电子激发(electron excitation)并将电子转移到二氧化钛层中。三泽弘明表示,光转换效率可说是以往的11 倍,可大大提升水分解制氢效率。

研究员表示,团队希望未来可用极少的材料、让光电极有效将阳光转换成再生能源,进一步加速实现永续社会。目前研究已发表在《Nature Nanotechnolog》。


0

精彩评论

暂无评论...
验证码 换一张
取 消

热门标签