科技生活|太陽能反應器一石三鳥 高效產氫兼取氧氣熱量

瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL, École Polytechnique Fédérale de Lausanne )的工程師們已經建造並測試了一個太陽能反應器，它可以從陽光和水中產生氫氣。該系統不僅能高效地生產氫氣，還能捕獲氧氣和熱量等「廢物」，並將其投入使用。

氫氣將成為可再生能源的一個關鍵角色，而生產氫氣的最有效方法之一是將水分裂成其組成分子。當使用太陽能時，這個過程被稱為人工光合作用，而這正是這個新反應器所利用的過程。

EPFL的反應器看起來像一個衛星天線，它的工作原理也很相似。大的弧形表面區域收集盡可能多的光線，並將其集中到懸浮在中間的小裝置上。在這種情況下，碟子正在收集來自太陽的熱量，並將其以大約800倍的速度集中到一個光電化學反應器上。水被泵入這個反應器，在那裡太陽能被用來將其分子分成氫和氧。

該反應器還捕獲了該過程中通常只是被釋放的兩種廢物——氧氣和熱量。氧氣可以方便地用於醫院或工業用途，而熱量則通過一個熱交換器，可用於加熱水或建築物的內部。

該反應器於2020年8月和2021年2和3月在EPFL校園進行了13天的測試，以了解它在不同天氣條件下的運作情況。它的太陽能轉化為氫氣的效率被發現平均超過20%，每天產生約500克(1.1磅)的氫氣。該團隊說，有了這樣的產出，在一年中，該系統可以為1.5輛駕駛平均距離的氫燃料電池車提供動力，或者為一個四人家庭提供大約一半的電力需求。

該研究的通訊作者Sophia Haussener說：「隨著輸出功率超過2千瓦，我們已經破解了我們試點反應器的1千瓦上限，同時保持了這種大規模的創紀錄的高效率。這項工作中取得的產氫率代表著向這項技術的商業實現邁出了真正令人鼓舞的一步」。

研究人員說，下一步是在一個金屬生產廠建立一個幾百千瓦的示範工廠，氫氣將用於金屬退火，熱量用於熱水，收集的氧氣用於附近醫院。

圖片：EPFL

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