研究人员已经开发出一种漂浮的太阳能装置，可以在世界任何地方将受污染的水或海水转化为清洁的氢燃料和纯净水。
该装置由剑桥大学的研究人员开发，可用于资源有限或离网环境，因为它可以与任何开放的水源一起工作，不需要任何外部电源。
它的灵感来自光合作用，即植物将阳光转化为食物的过程。然而，与早期版本的“人造叶子”不同，它可以从清洁的水源中产生绿色氢燃料，而这种新设备可以从污染或海水中运行，同时可以产生清洁的饮用水。
对该设备的测试表明，它能够从高度污染的水、海水甚至剑桥市中心的坎河中生产出清洁的水。研究结果发表在《自然水》杂志上。
“将太阳能燃料生产和水净化结合在一个设备上是很棘手的，”剑桥大学优素福·哈梅内德化学系的查农·波伦格罗博士说，他是该论文的共同主要作者。“太阳能驱动水分裂，当水分子要分解成氢和氧，需要从完全纯净的水开始，因为任何co污染物会毒害催化剂或引起不必要的化学副反应。”
该研究的主要作者之一Ariffin Mohamad Annuar说:“在偏远或发展中地区，干净的水相对稀缺，水净化所需的基础设施也不容易获得，水的分解是极其困难的。”“一种可以使用受污染的水的设备可以同时解决两个问题:它可以分解水来制造清洁燃料，也可以制造清洁的饮用水。”
Pornrungroj和Mohamad Annuar都是Erwin Reisner教授研究小组的成员，他们想出了一个设计。他们在纳米结构的碳网上沉积了一种光催化剂，这种碳网能很好地吸收光和热，产生光催化剂用来制造氢的水蒸气。多孔碳网经过防水处理，既可以帮助光催化剂浮起来，又可以使其远离下面的水，这样污染物就不会干扰它的功能。
此外，这种新设备使用更多的太阳能。“制造太阳能燃料的光驱动过程只使用了太阳光谱的一小部分——还有很多光谱没有被利用，”穆罕默德·安努亚说。
该团队在浮动装置的顶部使用了一层白色的紫外线吸收层，通过水分解产生氢气。太阳光谱中其余的光被传送到装置的底部，使水蒸发。
Pornrungroj说:“通过这种方式，我们可以更好地利用光——我们利用水蒸气来生产氢气，剩下的就是水蒸气。”“通过这种方式，我们真正模仿了真正的叶子，因为我们现在已经能够融入蒸腾过程。”
一种可以利用太阳能同时制造清洁燃料和水的设备，可以帮助解决世界许多地区面临的能源和水危机。例如，根据世界卫生组织的数据，用煤油等“肮脏”燃料做饭造成的室内空气污染，每年造成300多万人死亡。用绿色氢烹饪可以帮助显著减少这一数字。全球仍有18亿人家中缺乏安全饮用水。
“这是一个非常简单的设计:只需要几个步骤，我们就可以建立一个设备，可以很好地处理各种来源的水，”Mohamad Annuar说。
Pornrungroj说:“它对污染物有很强的耐受性，漂浮的设计使基质可以在非常浑浊或泥泞的水中工作。”“这是一个高度通用的系统。”
“我们的设备仍然是一个原理证明，但如果我们要发展一个真正的循环经济和可持续的未来，这些就是我们需要的解决方案，”领导这项研究的Reisner说。“气候危机与污染和健康问题密切相关，开发一种可以帮助解决这两个问题的方法将改变很多人的游戏规则。”
更多信息:Dr. Chanon Pornrungroj等人，用于太阳能驱动的整体水分解与水净化的混合光热-光催化剂片，Nature water(2023)。DOI: 10.1038 / s44221 - 023 - 00139 - 9。www.nature.com/articles/s44221-023-00139-9期刊信息:Nature Water
剑桥大学提供
引用:太阳能装置同时生产清洁水和清洁燃料(2023年，11月13日)2023年11月13日检索自https://techxplore.com/news/2023-11-solar-powered-device-fuel.html本文档
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