研究人员开发了一种太阳能系统,可以在-20°C的温度下分解水。该技术可以作为高海拔和极地环境中的可再生燃料来源。

阳光灿烂的日子里企鹅的照片

来源:©Kira Rehfeld

当基拉·雷菲尔德(Kira Rehfeld)把她的同事们在南极探险时拍摄的企鹅照片发给他们时,他们对那里的阳光条件感到惊讶

将化石燃料运送到气候寒冷的偏远地区,如南极洲的研究站,面临着许多挑战。这些问题包括将燃料(通常是柴油)运输到这些地方的成本和难度,以及在使用这些燃料所产生的碳排放之外,如果发生泄漏,可能会污染脆弱的生态系统。

使用氢作为燃料比化石燃料更可取,因为它是可再生的,对温室效应的贡献很小,如果有的话。在温度经常低于冰点的地区,氢燃料很容易储存在储罐中,所以在当地生产氢的方法对于满足偏远地区人口的能源需求还有很长的路要走。但问题是,大多数传统的制氢方法在零度以下的温度下都不能很好地工作。

现在,德国的一组研究人员由马提亚可能乌尔姆大学的研究员,已经设计出一种在低温下生产氢气的技术。该方法的工作原理是使用低冰点的电解质,如稀硫酸,以允许在较低温度下使用水。这与整个设备的严格热控制相结合,以防止热量流失到环境中,并将额外的热能从太阳能电池传递到电解质,从而使内部工作温度在10°C左右。

显示热耦合装置草图的图像与太阳能电池连接到电化学室

来源:©Matthias May/Universität Ulm

与太阳能电池连接到电化学室的热耦合装置的草图

梅说,该系统的商业可行版本可能会得到广泛应用。“南极洲是一个极端的例子,但在蒙古或山区等地,一年中有很大一部分时间阳光明媚,但气温接近0摄氏度或更低……实际上世界上有相当一部分人口生活在这样的地区。”

加里摩尔来自美国亚利桑那州立大学的水分解专家说:“这项研究为将这种小众应用开发成具有全球市场渗透的技术提供了途径。”

许多太阳能燃料研究人员认为氢可以使世界摆脱对化石燃料的依赖——摩尔认为这项工作是实现这一愿景的重要一步。