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編者按：目前許多科學(xué)家致力研發(fā)各式綠色制氫技術(shù)，近日洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)結(jié)合聚光設(shè)備與光電化學(xué)制氫，成功將太陽能轉(zhuǎn)換成氫氣，轉(zhuǎn)換率達(dá)到17%，新設(shè)備有利于進(jìn)一步降低成本與提高氫產(chǎn)量。

繼2019年2月研發(fā)出高轉(zhuǎn)換效率聚光型太陽能板，現(xiàn)在洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）團(tuán)隊(duì)又帶來全新的聚光設(shè)備，他們結(jié)合聚光設(shè)備與光電化學(xué)制氫，成功將太陽能轉(zhuǎn)換成氫氣，不僅轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 17%，使用壽命更可長達(dá)4年以上。

目前許多科學(xué)家正為了降低氫能技術(shù)對(duì)化石燃料的依賴，致力研發(fā)各式綠色制氫技術(shù)，但像是光催化、光電化學(xué)等太陽能制氫技術(shù)都需要昂貴的催化劑與太陽能電池，距離商業(yè)化還有一大段距離。

有鑒于此，EPFL 再生能源科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室（LRESE）已研制全新聚光型設(shè)備，希望能透過聚焦太陽輻射與智能熱管理系統(tǒng)來加強(qiáng)光電化學(xué)制氫效率，進(jìn)一步降低成本與提高氫產(chǎn)量。

新設(shè)備的亮點(diǎn)在于：太陽能聚光設(shè)備與三五族（III-V）半導(dǎo)體太陽能電池，其中聚光系統(tǒng)可將照射量（irradiation）提高 474 kW/m2，且由于聚光系統(tǒng)能縮小陽光照射區(qū)域、濃縮太陽輻射，降低太陽能電池尺寸與用量之余，也能提高轉(zhuǎn)換效率。

人們也不用擔(dān)心過高的溫度會(huì)降低太陽能電池效率，設(shè)備還有搭配熱管理系統(tǒng)，論文共同作者 Saurabh Tembhurne 表示，團(tuán)隊(duì)在設(shè)備中有建造水流系統(tǒng)，用來冷卻太陽能電池溫度，除此之外多余熱量也會(huì)轉(zhuǎn)移至加熱催化劑，有效提高化學(xué)反應(yīng)與制氫效率。

根據(jù)團(tuán)隊(duì)在 Nature Energy 發(fā)表的論文，由于該設(shè)備可以在高性能下使用最少的昂貴材料，若可保有一定的轉(zhuǎn)換效率，那么新型設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益將相當(dāng)高。

團(tuán)隊(duì)首先以實(shí)驗(yàn)室獨(dú)特的太陽仿真器來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并測(cè)試其性能，實(shí)驗(yàn)有所成之后并再加以改良，目前團(tuán)隊(duì)已將設(shè)備帶離實(shí)驗(yàn)室，正進(jìn)行初步測(cè)試。研究團(tuán)隊(duì)打造出直徑長達(dá) 7 公尺的拋物面鏡，可以將陽光聚焦 1,000 倍，且該設(shè)備還是追日系統(tǒng)，可隨著隨著日照軌跡改變角度，提高氫氣生成量。

該團(tuán)隊(duì)表示，新型太陽能設(shè)備可將 17% 的太陽光轉(zhuǎn)換成氫氣，跟過去光電化學(xué)反應(yīng)最高紀(jì)錄相同。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 Sophia Haussener 表示，新設(shè)備在晴朗天氣時(shí)可生產(chǎn) 1,000 克的氫氣，足以讓氫燃料車行駛 100-150 公里。LRESE 團(tuán)隊(duì)預(yù)估，新型系統(tǒng)在不更換部分零件的情況下，可運(yùn)作超過 30,000 小時(shí)，也就是說其壽命最低為 4 年，若將損壞零件汰換，壽命則可超過 20 年。

團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，目前設(shè)備的電流密度表現(xiàn)佳，輸出功率也高達(dá) 27W，團(tuán)隊(duì)已成功加速光電化學(xué)制氫的商業(yè)化進(jìn)展。

原標(biāo)題：綠能氫進(jìn)展加速，聚光式太陽能制氫轉(zhuǎn)換效率達(dá)17%