研究人員使用石墨膜涂覆鈣鈦礦太陽能電池并對其進(jìn)行防水處理。

巴斯大學(xué)可持續(xù)化學(xué)技術(shù)中心的一項(xiàng)新研究，一種更便宜、更清潔、更可持續(xù)的利用陽光從水中制造氫燃料的方法離我們更近了一步。

為了大幅減少碳排放，以解決氣候變化緊急情況，因此迫切需要開發(fā)更清潔的替代化石燃料的能源。氫是一種零碳排放的燃料替代品，可以用來為汽車提供動(dòng)力，只產(chǎn)生廢水。

把水分解成氫和氧來制造，但是這個(gè)過程需要大量的電力。大部分電能是通過燃燒甲烷產(chǎn)生的，所以巴斯大學(xué)的研究人員正在開發(fā)一種新的太陽能電池，這種電池利用光能直接分解水。

目前市場上的大多數(shù)太陽能電池都是由硅制成的，但是它們的制造成本很高，而且需要大量非常純的硅來制造。它們也非常厚和重，這限制了它們的應(yīng)用。

鈣鈦礦太陽能電池使用的材料與氧化鈣具有相同的三維結(jié)構(gòu)，制造成本更低，更薄，而且可以很容易地打印在表面。它們也可以在低光照條件下工作，并且可以產(chǎn)生比硅電池更高的電壓，這意味著它們可以在室內(nèi)為設(shè)備供電，而不需要插入電源。缺點(diǎn)是它們在水中不穩(wěn)定，這對它們的發(fā)展構(gòu)成了巨大的障礙，也限制了它們直接用于生產(chǎn)清潔的氫燃料。

巴斯大學(xué)可持續(xù)化學(xué)技術(shù)中心的科學(xué)家和化學(xué)工程師組成的團(tuán)隊(duì)利用石墨制成的防水涂料解決了這個(gè)問題。他們測試了防水效果，方法是將涂層鈣鈦礦電池浸入水中，并利用收集的太陽能將水分解成氫和氧。涂層電池在水下工作了30小時(shí)，比之前的記錄長了10個(gè)小時(shí)。

在這段時(shí)間之后，夾在電池表面的膠水失效了?？茖W(xué)家們預(yù)計(jì)使用一種更強(qiáng)的膠水可以使電池穩(wěn)定更長時(shí)間。在此之前，含銦的合金被用來保護(hù)太陽能電池進(jìn)行水的劈裂，但是銦是一種稀有金屬，價(jià)格昂貴，開采過程是不可持續(xù)的。

巴斯團(tuán)隊(duì)使用的是商用石墨，它非常便宜，比銦更可持續(xù)。鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)可以讓人們更容易負(fù)擔(dān)得起太陽能，并且可以將太陽能電池打印到屋頂?shù)耐咂?。然而，目前它們在水中確實(shí)不穩(wěn)定，如果它們在雨中溶解，太陽能電池就沒有多大用處了!

現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種涂層，可以有效地防水電池的一系列應(yīng)用。最令人興奮的是，使用的石墨它比以前嘗試的材料便宜得多，也更可持續(xù)。

鈣鈦礦太陽能電池比硅基電池產(chǎn)生更高的電壓，但仍然不足以單獨(dú)使用太陽能電池分裂水。為了解決這一挑戰(zhàn)，研究小組正在添加催化劑，以降低驅(qū)動(dòng)反應(yīng)所需的能量。目前氫燃料是由燃燒甲烷制成的，這既不清潔也不可持續(xù)。但我們希望，未來我們能利用鈣鈦礦電池，從太陽能中制造出清潔的氫和氧燃料。