加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員設(shè)計(jì)了一種可以使用太陽能以低成本高效地創(chuàng)造和儲(chǔ)存能量的裝置，該裝置可用于為電子設(shè)備供電，并為環(huán)保汽車制造氫燃料。

該裝置可以使氫汽車能夠?yàn)楦嗟南M(fèi)者買得起，因?yàn)樗褂面?，鐵和鈷生產(chǎn)氫，這些元素比目前用于生產(chǎn)氫燃料的鉑和其他貴金屬更加豐富和便宜。

“氫氣是一種很好的汽車燃料：它是已知最清潔的燃料，價(jià)格便宜，不會(huì)污染空氣 - 只是水，”該研究的資深作者，加州大學(xué)洛杉磯分校化學(xué)和生物化學(xué)杰出教授理查德卡納說。和材料科學(xué)與工程。“這可以大大降低氫汽車的成本。”

“ 儲(chǔ)能材料 ”雜志上的一篇論文中描述的這項(xiàng)技術(shù)在農(nóng)村地區(qū)或在偏遠(yuǎn)地區(qū)服役的軍事單位尤其有用。

“人們需要燃料來運(yùn)行他們的車輛和電力來運(yùn)行他們的設(shè)備，”卡納說。“現(xiàn)在你可以用一臺(tái)設(shè)備制造電力和燃料。”

它也可能是大城市解決方案的一部分，這些城市需要通過電網(wǎng)存儲(chǔ)剩余電力的方法。

“如果你可以將電能轉(zhuǎn)換為氫氣，你可以無限期地存儲(chǔ)它，”Kaner說，他也是加州大學(xué)洛杉磯分校加州納米系統(tǒng)研究所的成員。

傳統(tǒng)的氫燃料電池和超級(jí)電容器具有兩個(gè)電極：一個(gè)正極和一個(gè)負(fù)極。在加州大學(xué)洛杉磯分校開發(fā)的設(shè)備有第三個(gè)電極，既可以作為儲(chǔ)存能量的超級(jí)電容器，也可以作為將水分解為氫氣和氧氣的裝置，這個(gè)過程稱為水電解。所有三個(gè)電極連接到用作設(shè)備電源的單個(gè)太陽能電池，并且由太陽能電池收集的電能可以以兩種方式之一存儲(chǔ)：電化學(xué)在超級(jí)電容器中或化學(xué)上作為氫。

該設(shè)備也向前邁進(jìn)了一步，因?yàn)樗原h(huán)保的方式生產(chǎn)氫燃料。目前，全球約95%的氫氣生產(chǎn)來自將天然氣等化石燃料轉(zhuǎn)化為氫氣 - 這是一種向空氣中釋放大量二氧化碳的過程，加州大學(xué)洛杉磯分校博士后研究員兼共同作者M(jìn)aher El-Kady說。的研究。

“氫能不是'綠色'，除非它是由可再生資源生產(chǎn)的，”El-Kady說。他補(bǔ)充說，使用太陽能電池和大量可用元素將水分解為氫氣和氧氣，具有降低氫氣生產(chǎn)成本的巨大潛力，并且該方法最終可能取代現(xiàn)有的依賴化石燃料的方法。

Kaner表示，將超級(jí)電容器和水分解技術(shù)整合到一個(gè)單元中是一項(xiàng)類似于第一次將智能手機(jī)上的手機(jī)，網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和相機(jī)組合在一起的進(jìn)步。Kaner說，新技術(shù)最終可能會(huì)導(dǎo)致研究人員尚未考慮的新應(yīng)用。

研究人員設(shè)計(jì)了納米尺度的電極 - 比人類頭發(fā)厚度薄數(shù)千倍 - 以確保最大的表面積暴露在水中，從而增加了設(shè)備可以產(chǎn)生的氫氣量并且還可以儲(chǔ)存更多的電荷在超級(jí)電容器中。盡管研究人員制造的設(shè)備可以放在手掌中，但Kaner表示，由于組件價(jià)格低廉，因此可以制作更大的版本。