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太陽能光解水制氫系統(tǒng)
發(fā)布時間：2022-11-15 瀏覽量：1728
受限于轎車的表面面積，現(xiàn)在的太陽能電池轎車，難以為轎車提供滿足的能量，只能作為有限彌補，而且無法戰(zhàn)勝夜晚無光照不能儲能的問題。
那太陽能還有沒有更好的辦法成為轎車的動力源，為車輛提供足夠動力呢？當然是有的。咱們在之前的一期現(xiàn)已介紹過，氫能是轎車的理想動力源，氫燃料電池的電化學進程是氫和氧反響生成水，并發(fā)生電能。這個進程無污染物生成，無碳排放。而且氫能轎車加注氫燃料能夠像加注燃油相同快捷。而氫的制備就能夠充分使用太陽能了。這便是咱們這期要共享的內(nèi)容：使用太陽能大規(guī)模以水制氫技能。
這項技能肯定能夠稱得上是革命性的技能，因為水和太陽能都是源源不斷能夠再生的資源。使用太陽能將水分化成氫和氧，在驅動轎車行駛時，氫又和氧反響生成水，能夠說是形成一個完美閉環(huán)。
太陽能制氫有多種技能路線。如熱化學制氫、太陽能光催化制氫、電解水制氫等。
太陽能熱化學制氫
太陽能熱化學制氫氣，便是將太陽能轉化成化學能，經(jīng)過氧化物分化吸熱和單質(zhì)M水解放熱兩個進程，使水分化發(fā)生氫氣。熱化學循環(huán)制氫的反響通式如下：
這一方法因為H2和O2不是一起同步發(fā)生，避免了H2和O2的別離問題。借助于具體物質(zhì)的化學反響進程，使水可在較低的溫度下水解?，F(xiàn)在已開發(fā)出上百種反響循環(huán)體系在理論上能夠完成水的熱化學分化制氫。但能適合大規(guī)模應用的卻并不多，且有待進一步研討開發(fā)。
光催化分化水的原理為：當半導體吸收光子后，價帶的電子被激起到導帶并在價帶留下空穴ｈ＋，ｈ＋獲取水分子的電子并把水氧化分化為氧氣和質(zhì)子Ｈ＋，而電子與Ｈ＋結合后放出Ｈ2。高效光解水催化劑有３個關鍵因素，即合適的帶隙、良好的電子－空穴別離及傳輸才能、放氧放氫位具有高的活性。
從理論上講，驅動全分化水反響所需的最小光子能量為1.23eV，對應波長約為1000nm左右的光子。但實際上，因為半導體能帶曲折的影響和水分化過電位的存在，對半導體帶隙的要求往往大于理論值，一般以為應大于1.8eV。
依據(jù)光催化分化水反響機理，半導體光催化主要涉及三個進程：光吸收與激起；光生電子和空穴的別離與轉移；表面催化反響。
太陽能光伏電解水制氫
針對太陽能本身特征，開發(fā)太陽能光伏電解水制氫體系，既可完成太陽能至電能的轉化，作為電力供應直接使用，又可將電能轉化為氫能，存儲使用，歸納提升了太陽能的使用率。
太陽能光伏電解水制氫體系包含兩個“能量轉化單元”：太陽電池和電解水制氫。經(jīng)過太陽電池將光能轉化為電能，電能參與電解水制氫，完成電能至氫能的轉化。太陽能到氫能的直接轉化進程中會有少量能量損失，體系總功率的凹凸依賴于太陽電池的光電轉化功率及電解水設備的功率。