德國采用聚合物涂層催化劑保護“人造樹葉”

　　由于太陽能具有波動性，因此解決其存儲問題是迫切需要。一種方法是使用太陽能電池內部產生的電能通過電解水，在這個過程中產生的氫可以存儲作為燃料。

　　德國亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心(HZB)的科學家們，使用高效架構修改了超直型太陽能電池，通過合適的催化劑從水中獲得氫。這種復雜的太陽能電池涂有兩種不同的催化劑，其工作原理如同一個“人造樹葉”，利用太陽光分解水產生氫氣。

　　當放置在電解質水溶液中時，太陽能電池會快速腐蝕。現在，研究人員發明了一種方法，將催化劑嵌入在導電聚合物中，然后安裝到太陽能電池的兩個接觸面上。這樣，電池的敏感觸點被封閉，可以防止太陽能電池腐蝕。

　　由于氫的應用潛力，其存儲了化學能且高度靈活。這種氣體可以轉化為燃料，如甲烷、甲醇，或是在燃料電池內部直接產生電能。在電池的兩級涂有合適的催化劑時，最低可產生1.23伏電壓，通過電解水分子可以生成氫和氧。研究人員使用多個極薄的硅層制成的光伏結構，在電池的電接觸表面都涂有特殊的催化劑用于分解水。這種電池是由單一的但結構復雜的“塊”組成的，是一種單片技術。該電池被放置在稀酸溶液中，并使用太陽光進行照射，接觸面產生了電壓分解水。在這個過程中催化劑加速了接觸面的反應是極為重要的。

　　這種光伏電池的主要優點是其具有“上層體系結構”，光通過透明的前接觸面進入，并在載體玻璃上沉積;由于催化劑被嵌入在電池中，其位于電池的背面與水或酸性混合物接觸，因此沒有不透明度。由于這種混合物是具有腐蝕性的，研究人員為了保護電池被腐蝕，將氧化釕納米顆粒與導電性聚合物進行混合，將其安裝到電池的背部接觸面，作為一種催化劑生產氧。同樣地，鉑納米粒子作為生產氫的催化劑被應用在前接觸面上。該裝置使太陽能電池效率達到了3.7%，并穩定運行了至少18個小時。

　　現實中，鉑和氧化釕催化劑是十分昂貴的，研究人員需要找尋其他價格更低的材料作為替代品。目前研究人員正在開發使用涂有硫化鉬層的碳納米棒作為產氫催化劑。