一种叶子状的装置,从空气中提取水分以产生氢燃料

admin 2023-12-08 20:22:24 浏览量:7
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一项新的研究表明,受一片叶子的启发,一种小型圆形装置可以从空气中提取水分,从而产生清洁能源。

“透明多孔导电基板”(TPCS)是一种压缩玻璃纤维的小圈,上面覆盖着一层薄薄的吸光层。

当该装置暴露在阳光下时,它会从空气中吸收水分并产生氢气,氢气可以用作燃料。

研究人员表示,氢气可以提取,储存在大型设施中,并在需要时使用,例如为汽车供电或为家庭供暖。

研究人员发明了新的“气体扩散电极”,可以将气态的水蒸气从空气转化为氢燃料

氢是一种清洁燃料,当它在燃料电池中被消耗时,它只产生水。

氢气可以从各种国内资源中产生,如天然气、核能、生物质能和可再生能源,如太阳能和风能。

这些特性使其成为传输和发电应用中具有吸引力的燃料选择。

氢燃料电池汽车已经存在。它也是一种轻型燃料,可用于公路、航空和货运。

来源:energy.gov

这项研究是由瑞士洛桑综合理工学院Fédérale de Lausanne (EPFL)的化学工程师进行的。

研究报告的作者、EPFL的Kevin Sifola教授说:“为了实现可持续发展的社会,我们需要将可再生能源储存为化学物质,用作工业燃料和原料。”

“太阳能是最丰富的可再生能源形式,我们正在努力开发具有经济竞争力的方式来生产太阳能燃料。

该团队从“树叶的工作原理”光合作用中获得灵感,光合作用是植物利用阳光、水和二氧化碳以糖的形式产生氧气和能量的过程。

科学家们已经使用一种叫做光电化学电池(PEC)的装置,利用阳光和液态水产生氢燃料,实现了“人工光合作用”。

但是Sevola教授想要证明PEC技术可以用于从空气中收集水蒸气,而不是液态水,这可能会导致更多的使用案例,比如在潮湿的环境中。

为了制造TPCS,他们从一种玻璃棉开始,这是一种由玻璃纤维制成的绝缘材料,具有类似于纺织羊毛的纹理。

玻璃棉在商用厨房搅拌机中加工,然后在高温下将纤维融合在一起,压成圆形的“薄片”。

然后,每个晶片都涂上一层透明的氧化锡薄膜,氧化锡是一种无机化合物,以其优异的导电性而闻名。

他们确保涂料是多孔的,以最大限度地扩大其表面积,并最大限度地与空气中的水接触。

The image is a<em></em>bout

图像是一个“透明多孔导电基板”(TPCS),有和没有吸光涂层

EPFL Professor Kevin Sevola is pictured holding the pod and one

EPFL教授Kevin Sifola拿着微型吊舱和其中一个“透明多孔导电衬底”

光电化学电池(PECs)是一种利用光催化光敏材料(如半导体)的装置,该材料浸泡在液体溶液中引起化学反应。

PEC电池为太阳能直接驱动制氢提供了一种很有前景的方法。

PECs将太阳能转化为有用的燃料或电力的能力的发现可以追溯到20世纪70年代初。

然后在晶圆上再次涂上一种叫做硫氰酸铜的化合物,这是一种吸收阳光的半导体材料。

第二层薄壳仍然允许光线通过,尽管它看起来不透明。

西沃拉教授在接受《每日邮报》采访时表示:“半导体吸收光,所以它们看起来是黑暗的。”

“重要的是,我们不希望光被没有半导体涂层的电极吸收,因为这意味着它不能吸收大量的光。”

科学家们接着建造了一个装有涂层晶片的小室,用于收集氢气。

研究人员表示,该系统在潮湿的环境中工作,因为周围的空气中有大量的水蒸气。

这使得它非常适合安装在高湿度的国家,如印度、马来西亚、菲律宾和印度尼西亚。

包含该系统的大型设施可能会在这些国家的偏远地区运行,例如,为汽车提供氢燃料。

The scientists also built a small chamber co<em></em>ntaining the coated wafer as well as a membrane to separate the hydrogen gas produced for the measurement.

科学家们还建造了一个小室,里面有涂有涂层的晶片和一层膜,用来分离测量过程中产生的氢气。

A copy of the team sheet.  C) and D) scanning electron micrographs showing the morphology of the transparent porous co<em></em>nductive substrate

一份参赛队名单。C)和D)显示透明多孔导电基板形貌的扫描电子显微图

Sifola教授说:“在未来实施这项技术时,将需要收集氢气。”

然而,这个房间可以像一个塑料袋或包装一样简单,里面装着产生的气体。

该团队今天发表在《先进材料》杂志上的研究,代表了这项技术的“第一阶段”。

西沃拉教授说:“从太阳能到氢气的整体效率仍然很低,但我们的TPCS系统的发明现在为进一步发展这项技术打开了大门。”

《每日邮报》联系了研究人员,以了解更多关于推出时间表和价格的信息。

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世界上第一艘能飞出水面3英尺的氢动力飞艇将于今年在迪拜建造。

简单地称为“喷气机”,该车辆由两个氢燃料电池提供动力,当它们“安静地”平稳地在海浪上航行时,零排放。

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这架飞机还将使用“液压艇”,即船体下方的翼状叶片,当船加速时,它会穿过水面,产生升力,类似于飞机上的特技飞行。

一旦建成,这架飞机将长32英尺,重6吨,最多能搭载12名乘客和一名飞行员,以40节(46英里/小时)的巡航速度在水上飞行。

Jet的概念图显示了一辆不同寻常的细长白色汽车,乘客的车窗是有色的,就像一辆轻型豪华轿车的海洋版。

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