美國研制出離子太陽能電池 海水淡化不再是夢
光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊
發(fā)布日期：2017-11-22
核心提示：
現(xiàn)代太陽能電池可利用光能產(chǎn)生電子和電洞，然后由半導體材料傳輸?shù)酵獠侩娐?，供人們使用。但是，很少有人關(guān)注到另一個由光能驅(qū)動的發(fā)電形式，即通過分解水分子得到帶相反電荷的質(zhì)子和氫氧化物的傳輸發(fā)電。近日，美國的研究人員在《焦耳》雜志上報道了一種新的設(shè)計，它在生產(chǎn)電能和咸水淡化方面具有很好的應用前景。
現(xiàn)代太陽能電池可利用光能產(chǎn)生電子和電洞，然后由半導體材料傳輸?shù)酵獠侩娐罚┤藗兪褂?。但是，很少有人關(guān)注到另一個由光能驅(qū)動的發(fā)電形式，即通過分解水分子得到帶相反電荷的質(zhì)子和氫氧化物的傳輸發(fā)電。近日，美國的研究人員在《焦耳》雜志上報道了一種新的設(shè)計，它在生產(chǎn)電能和咸水淡化方面具有很好的應用前景。
研究人員制作了一種“離子模擬的電子P-N結(jié)太陽能電池”，利用光能來激發(fā)水的半導體特性，從而產(chǎn)生離子電。他們希望利用這種機理來制造一種可以直接在陽光照射下進行海水脫鹽淡化的設(shè)備。
在最新設(shè)計中，研究人員將水通過兩種離子交換膜，其中一種膜主要運輸正電荷離子（如陽離子）的質(zhì)子，另一種主要運輸負電荷離子（陰離子），如氫氧化物，他們就像一對“化學門”使電荷分離。再使用激光照射系統(tǒng)，使光敏的有機染料分子結(jié)合在膜上，繼而解放質(zhì)子。然后這些質(zhì)子將運輸?shù)侥さ乃嵝詡?cè)，產(chǎn)生最高可超過100mV的離子電流（平均60mV）。
然而，除了偶爾出現(xiàn)的超過100mV闕值的情況，雙膜系統(tǒng)可以達到的電流水平仍然是其目前主要的限制。若要實現(xiàn)海水淡化，光伏電壓必須被放大到200mV，但是研究人員對實現(xiàn)此目標持有樂觀態(tài)度。
從長遠來看，海水淡化只是研究人員開發(fā)的合成光驅(qū)動質(zhì)子泵的應用之一。它也可能用于連接電子設(shè)備，為腦機接口提供信號，甚至給一些結(jié)合了活體組織和人工回路的“人造細胞”提供能量（傳統(tǒng)太陽能電池在生物系統(tǒng)中并不穩(wěn)定）。