超音速“太阳能电池”可能会淘汰可持续发展的氢气

不久前，我们向您介绍了人造叶和仿生叶。现在，检查这张超音速叶片。由瑞典隆德大学（Lund University）领导的国际研究人员小组正在研发一种被称为超音速“太阳能燃料电池”的东西。与其仿生堂兄一样，太阳能燃料电池模仿光合作用中的化学反应以产生可持续的燃料，即氢气。

目前，燃料电池电动车（FCEV）的首选燃料是来自天然气的氢气，而氢气携带着大量的环境负担，因此，如果隆德的这项工作得到回报，这对所有FCEV爱好者来说都是个好消息。

燃料电池的必然前进

前几天我们只是在谈论燃料电池的必然发展，而这里又有迹象表明，尽管燃料电池电动汽车遭到了批评，但它可能会在个人出行市场中找到一个稳固的利基市场。

实际上，在CleanTechnica，我们就FCEV的优缺点进行了许多热烈的讨论，但美国能源部似乎对此毫无疑问。

去年夏天，该机构的ARPA-E高科技研发资金投入了燃料电池罐，去年10月，它宣布了100万美元的奖金，用于开发低成本的加氢站。

此前，能源部又提供了数百万美元的燃料电池研究资金机会，总额达3500万美元。在公开呼吁新的燃料电池想法时，该机构特别在寻找通过微生物生物质转化制氢的方法。

我们特别关注该机构对使用燃料电池作为轻型混合动力汽车的增程器的兴趣-因为我们已经在想，未来的电动汽车是否有一天会和平共处拥抱电池和燃料电池，但是我们离题了。让我们回到隆德大学的新型超音速太阳能燃料电池上来。

超音速太阳能燃料电池

隆德团队将其工作称为“人工光合作用”。理由是，由于植物利用阳光将水和二氧化碳转化为能量丰富的分子，所以我们也可以这样做。

到目前为止，我们一直专注于利用太阳能，即通过光伏电池将其转换为电能，或者将其从屋顶热水器和公用事业规模的太阳能发电厂转换为热量。

这两个系统在运行过程中都将热量损失为能量。另一方面，太阳能燃料电池理论上可以以分子内化学能的形式存储所有太阳能。您需要的是集光分子和催化剂来为您完成工作。

简单吧？

隆德团队为他们的太阳能电池开发了一个分子，该分子的核心是两个金属原子。一种是收集太阳能，另一种是模拟产生氢的催化剂（在这种情况下可能是甲烷）。

对新分子的研究表明，电子在半皮秒内“越过了两个原子之间的桥”（请查看上面的插图以了解时间尺度的摘要）。每秒约四公里，大约是声速的十倍，因此被称为“超音速太阳能燃料电池”。

没什么。研究小组还发现，您可以根据使用的桥梁类型来提高速度，另一项使用不同类型桥梁的研究得出的速度是第一个桥梁的100倍。

ET回家！

新闻材料的细节有些薄，但是您可以在Nature Communications的网上找到这项研究，其标题有些神秘：“用飞秒X射线脉冲可视化光诱导分子内电子转移的非平衡动力学。”

对于旅途中的那些人，研究小组研究的双心分子是基于钌和钴的。幻想的过程是ET，是光致电子转移的简称：

在这项工作中研究的双金属配合物由一个光捕获的，基于钌（Ru）的生色团组成，该生色团通过介导超快ET的桥与光学上暗的钴（Co）电子阱相连。这种典型的二联体代表了合成和天然光催化剂的广泛类别，对于这些光催化剂，其耦合的电子和结构动力学只有部分了解。

因此，既然隆德团队已将部分理解转变为更加充实的画面，那么它就进入了下一阶段的研发。换句话说，暂时不要屏住呼吸寻找大量的太阳能氢，但是事情肯定会朝这个方向发展。

作为记录，国际团队包括美国以及丹麦，德国，匈牙利和日本。

记录在案的人造叶还指哈佛大学（前麻省理工学院）研究员丹尼尔·诺塞拉（Daniel Nocera）的低成本，手掌大小的光电化学电池，旨在从水中（甚至是脏水）中获取太阳能产生的氢，用于小型家用燃料电池。

部分基于这项工作，哈佛在今年早些时候推出了一种“仿生叶子”，它将ET和细菌结合在一个集成的系统中，该系统可生产液体燃料，特别是异丙醇（意为擦酒精）。

去年，劳伦斯伯克利国家实验室的人们使用仿生叶子的绰号实际上首次越过了我们的雷达，它描述了一种经过改造的光电化学电池，该电池使用了磷化镓（一种吸收可见光的半导体）和一种产生氢的催化剂钴胺肟。

所以。那里。

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图片信用（截图）：由隆德大学提供。