鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1211次 | 2018年07月05日
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據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)8月21日(北京時(shí)間)報(bào)道,美國(guó)密歇根理工大學(xué)科學(xué)家宣稱,他們開發(fā)出一種低成本陰極材料,能夠取代此前在染料敏化太陽能電池生產(chǎn)中所必須的貴金屬鉑。相關(guān)研究在線發(fā)表在科技期刊《應(yīng)用化學(xué)(國(guó)際版)》上。
染料敏化太陽能電池具有穩(wěn)定性好、理論效率高、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)過程環(huán)境友好等特點(diǎn),被認(rèn)為是眾多新型太陽能電池技術(shù)中最有前途的一種。以它為基礎(chǔ)的柔性太陽能電池因柔性好、質(zhì)量輕、易大面積生產(chǎn),更是近年來研究的一大熱點(diǎn)。但在大規(guī)模推廣和應(yīng)用前,該技術(shù)還有諸多障礙需要掃清。貴金屬鉑便是其中之一。雖然鉑在染料敏化太陽能電池的制造中用量不多,但其每盎司1500美元的價(jià)格還是在一定程度上推高了最終產(chǎn)品的售價(jià),為大面積推廣增加了難度。
為此,負(fù)責(zé)此項(xiàng)研究的美國(guó)密歇根理工大學(xué)材料與工程學(xué)院教授胡云航(音譯)團(tuán)隊(duì),專門研制出了一種能夠取代鉑的新材料,研究人員稱其為蜂窩狀3D石墨烯。為制造出這種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的石墨烯材料,胡云航團(tuán)隊(duì)讓氧化鋰與一氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而生成一種碳酸鋰(Li2CO3)和蜂窩狀石墨烯的混合物質(zhì)。而后,再用酸將整個(gè)結(jié)構(gòu)中的碳酸鋰粒子去除,留下蜂窩狀石墨烯。
研究人員發(fā)現(xiàn),這種蜂窩狀3D石墨烯具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能,催化活性高,在能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化方面極具潛力。為證實(shí)猜想,他們將染料敏化太陽能電池中的鉑電極換成了蜂窩狀3D石墨烯電極。在同樣的日照條件下的實(shí)測(cè)結(jié)果顯示,采用新材料的太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)7.8%,與使用鉑的普通染料敏化太陽能電池的8%極為接近。
胡云航說,合成這種蜂窩狀3D石墨烯既不困難也不昂貴,是制造陰極的理想材料。今后還將繼續(xù)研究,以期進(jìn)一步提高性能。
總編輯圈點(diǎn)
萬能材料非碳莫屬,尤其在石墨烯發(fā)明后。碳元素主導(dǎo)了多姿多彩的生命界還不夠,還想做人工制品的主角——“管你貴金屬,賤金屬,貴或不貴的非金屬,統(tǒng)統(tǒng)下崗”。請(qǐng)看,聲、光、電、力領(lǐng)域前沿的希望之星全是碳材料:碳纖維聲膜、石墨烯光敏件、碳基集成電路、石墨烯超級(jí)纖維。如果我們的未來世界真的依賴碳質(zhì)機(jī)器,有一點(diǎn)可以放心:不像黃金和白金,烏金是彌漫天地,采擷不盡的。