美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出模擬光合作用的新型低成本太陽(yáng)能電池

美國(guó)麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology， MIT）于 2011 年 3 月 27 日在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)第 241 屆全國(guó)會(huì)議上宣布，一種被稱為“人工樹(shù)葉”的新型低成本太陽(yáng)能電池已研制成功，該電池約紙牌大小，但相較之下更薄，并可模擬綠色植物光合作用將陽(yáng)光和水轉(zhuǎn)換成能量，從而為發(fā)電帶來(lái)便利，并降低成本。

在天然植物中，陽(yáng)光射入樹(shù)葉后產(chǎn)生電子和正電荷，可將水分解為氧氣和氫氣，氫氣以碳水化合物形式被捕獲以防止擴(kuò)散到空氣中。而該電池配有一塊與傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池所用類似的硅芯片，用于產(chǎn)生電子與正電荷空穴?？蓪?shí)現(xiàn)天然植物綠葉 10倍以上的轉(zhuǎn)換效率。 其關(guān)鍵在于在芯片上使用由鎳和鈷組成并具有高性能、低成本特點(diǎn)的催化劑，能有效地利用低壓電流分別在芯片的兩側(cè)產(chǎn)生氫氣和氧氣，并能在燃料電池中進(jìn)行儲(chǔ)存并產(chǎn)生電能。如果在陽(yáng)光充足的條件下將其放在一加侖的水中，可為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家的單戶家庭供電一天。

其實(shí)模擬光合作用的理念并非首創(chuàng)，美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室早在 1998 年已研制出第一個(gè)利用該原理發(fā)電裝置，雖然其效率較高，但穩(wěn)定性較差，且所用金屬材料價(jià)格昂貴，所以并不適合推廣應(yīng)用。

而該電池將催化劑與芯片相結(jié)合，無(wú)需使用傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板，由于省去配線工序，降低了生產(chǎn)成本，并且工作環(huán)境要求低、穩(wěn)定性好。實(shí)驗(yàn)表明， 可連續(xù)運(yùn)行至少 45 h。 目前技術(shù)難點(diǎn)在于如何對(duì)所制取的氣體進(jìn)行收集，該電池要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)仍需時(shí)日。

摘譯自互聯(lián)網(wǎng)