繼2019年2月研發(fā)出高轉(zhuǎn)換效率聚光型太陽能板，現(xiàn)在洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)團隊又帶來全新的聚光設(shè)備，他們結(jié)合聚光設(shè)備與光電化學(xué)制氫，成功將太陽能轉(zhuǎn)換成氫氣，不僅轉(zhuǎn)換效率高達 17%，使用壽命更可長達4年以上。
目前許多科學(xué)家正為了降低氫能技術(shù)對化石燃料的依賴，致力研發(fā)各式綠色制氫技術(shù)，但像是光催化、光電化學(xué)等太陽能制氫技術(shù)都需要昂貴的催化劑與太陽能電池，距離商業(yè)化還有一大段距離。有鑒于此，EPFL 再生能源科學(xué)與工程實驗室(LRESE)已研制全新聚光型設(shè)備，希望能透過聚焦太陽輻射與智能熱管理系統(tǒng)來加強光電化學(xué)制氫效率，進一步降低成本與提高氫產(chǎn)量。
新設(shè)備的亮點在于：太陽能聚光設(shè)備與三五族(III-V)半導(dǎo)體太陽能電池，其中聚光系統(tǒng)可將照射量(irradiation)提高 474 kW/m2，且由于聚光系統(tǒng)能縮小陽光照射區(qū)域、濃縮太陽輻射，降低太陽能電池尺寸與用量之余，也能提高轉(zhuǎn)換效率。
人們也不用擔(dān)心過高的溫度會降低太陽能電池效率，設(shè)備還有搭配熱管理系統(tǒng)，論文共同作者 Saurabh Tembhurne 表示，團隊在設(shè)備中有建造水流系統(tǒng)，用來冷卻太陽能電池溫度，除此之外多余熱量也會轉(zhuǎn)移至加熱催化劑，有效提高化學(xué)反應(yīng)與制氫效率。
根據(jù)團隊在 Nature Energy 發(fā)表的論文，由于該設(shè)備可以在高性能下使用最少的昂貴材料，若可保有一定的轉(zhuǎn)換效率，那么新型設(shè)備的經(jīng)濟效益將相當(dāng)高。團隊首先以實驗室獨特的太陽仿真器來進行實驗并測試其性能，實驗有所成之后并再加以改良，目前團隊已將設(shè)備帶離實驗室，正進行初步測試。研究團隊打造出直徑長達 7 公尺的拋物面鏡，可以將陽光聚焦 1,000 倍，且該設(shè)備還是追日系統(tǒng)，可隨著隨著日照軌跡改變角度，提高氫氣生成量。
該團隊表示，新型太陽能設(shè)備可將 17% 的太陽光轉(zhuǎn)換成氫氣，跟過去光電化學(xué)反應(yīng)最高紀(jì)錄相同。項目負(fù)責(zé)人 Sophia Haussener 表示，新設(shè)備在晴朗天氣時可生產(chǎn) 1,000 克的氫氣，足以讓氫燃料車行駛 100-150 公里。LRESE 團隊預(yù)估，新型系統(tǒng)在不更換部分零件的情況下，可運作超過 30,000 小時，也就是說其壽命最低為 4 年，若將損壞零件汰換，壽命則可超過 20 年。
團隊認(rèn)為，目前設(shè)備的電流密度表現(xiàn)佳，輸出功率也高達 27W，團隊已成功加速光電化學(xué)制氫的商業(yè)化進展。
