
这种复杂的电池表面覆盖了两种不同的催化物,
工作方式有点类似"人造树叶"(下图),
利用太阳光分开水从而产生氢气。

(图片来自德国海姆霍兹研究中心)
博士生DianaStellmach已经发现了一种可以避免电池被腐蚀的方法,那就是将催化剂安置在具有导电性的复合物薄膜上,然后再接到电池的两个表面上。氢气可以储存化学能,而且具有很广泛的应用前景。氢气可以很容易被转化成甲烷或者甲醇一类的燃料,或者可以直接当做燃料来产生电。氢气是在水分子被电解的过程中产生的,同时伴随氧气的产生。将两个表面覆盖复合物催化剂的电极插入水中,两电极之间的电势差为1.23福特。如果太阳能能够被用来电解水产生氢气,那么这将是非常有意义的。一下子解决了两方面问题:有阳光的白天,太阳能电池产生的富余电能可以被用来电解水产生氢气,氢气既可以被直接用作燃料产生电能又可以作为储能,等到晚上或是缺电的时候使用。
复合薄膜技术的新进展
HZB的研究人员目前正在继续验证这种新兴的技术以确保可靠性。他们利用定制的多层超薄结构的硅基太阳能电池来进行验证。这种电池由单一的结构复杂的"块"组成,但却是一个巨大的成就。这种电池的表面电极上覆盖了一层很独特的催化剂材料可以使水产生电解。将电池放在硫酸溶液里面并且用模拟太阳光照射,电池的两个电极之间产生一种张力可以使水产生电解。在电解的过程中,电极上的催化剂起到了加速的作用,这在整个电解的过程中是极为重要的。
保护电池避免被腐蚀
这种电池的优势在于具有重叠涉及的表面。光线穿透前表面的透明层,这种透明层沉积在玻璃载体上;没有不透明的部分,在于催化剂是被覆盖在电池上面的,并且是被覆盖在电池的背表面与水或者溶液接触。溶液是厉害的,具有强腐蚀性,DianaStellmach首先就是要对氧化锌保护的银电极的表面进行处理,镀上一层400纳米厚的钛材料。然后她配置了一种溶液来保护电池的背面免受腐蚀:纳米颗粒状的RuO2与一种导电复合物PEDOT:PSS相互混合,成为氧气产生的催化剂。同时利用铂纳米颗粒在电池的正面作为氢气产生的催化剂。
稳定的氢气生产过程
Stellmach的方法获得的转换效率在3.7%左右,并且稳定地产生氢气达18小时之久。这在全球方位内是唯一的,也是时间最久的。但是铂、钛这些贵金属的价格还是非常昂贵的,需要进一步寻找更加经济适用的替代物。Stellmach目前正在研究碳纤维材料在这方面的应用研究,相信在不久的将来将会有更好的结果。