太陽(yáng)能氫:光電陽(yáng)極由alpha-SnWO4保證較高的效率


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光電陽(yáng)極的金屬氧化物被認為是一個(gè)可行的解決方案的生產(chǎn)氫和陽(yáng)光。 α-SnWO4最優(yōu)電子光電化學(xué)分解水的屬性與陽(yáng)光,但容易腐蝕。 具有保護作用的氧化鎳層防止腐蝕,但減少光電壓和限制了效率。 現在一個(gè)團隊在HZB調查在貝茜二世發(fā)生了什么光電陽(yáng)極和保護層之間的接口。 測量數據與理論相結合的方法,揭示了存在的氧化層會(huì )損害光電陽(yáng)極的效率。

氫是一個(gè)可持續的能源系統的一個(gè)重要因素。 氣體的化學(xué)形式儲存能量,可以用在很多的方面:作為燃料,原料為其他燃料和化學(xué)品,甚至在燃料電池發(fā)電。 一個(gè)解決方案生產(chǎn)氫的電化學(xué)分解是立下汗馬功勞的水在陽(yáng)光的幫助。 這需要時(shí)提供一個(gè)光電壓和光電流的光電極暴露于光線(xiàn)同時(shí)在水中不腐蝕。 金屬氧化物化合物有前途的先決條件。 例如,使用釩酸鉍(BiVO太陽(yáng)能水分離設備4)光電極實(shí)現今天已經(jīng)~ 8% solar-to-hydrogen效率,這是接近材料的理論最大值的9%。

實(shí)現效率超過(guò)9%,新材料還需要一個(gè)更小的帶隙。 金屬氧化物α-SnWO41.9 eV的帶隙,是完全適合光電化學(xué)分解水。 從理論上講,這種材料制成的光電陽(yáng)極可以~ 20%的陽(yáng)光輻射轉換成化學(xué)能(儲存在氫的形式)。 不幸的是,化合物在水環(huán)境中迅速降解。

腐蝕防護是要付出代價(jià)的

薄層氧化鎳(NiOx)可以保護α-SnWO4光電陽(yáng)極腐蝕,但被發(fā)現也顯著(zhù)降低了光電壓。 要理解為什么是這樣,博士領(lǐng)導的研究小組裁決Abdi HZB研究所太陽(yáng)能燃料分析α-SnWO4/ NiOx在貝茜II詳細界面。

 “我們研究了不同厚度的NiO樣品x與硬x射線(xiàn)光電子能譜(HAXPES)貝茜II和解釋的測量數據和結果計算和模擬,”帕特里克·施耐爾說(shuō),這項研究的第一作者和一個(gè)博士生HZB HI-SCORE國際研究學(xué)院。 “這些結果表明薄氧化層形成的界面,減少了光電壓,“Abdi解釋道。

總的來(lái)說(shuō),這項研究提供了新的基本見(jiàn)解的復雜接口在金屬氧化物光電極的性質(zhì)。 “這些見(jiàn)解非常有利于發(fā)展低成本、可伸縮的金屬氧化物光電極,“Abdi說(shuō)。 α-SnWO4在這方面特別有前途。 “我們正在致力于一個(gè)替代NiO沉積過(guò)程x在α-SnWO4這不會(huì )導致一個(gè)界面氧化層的形成,這可能是SnO2。 如果這是成功的,我們希望的光電化學(xué)性能α-SnWO4將顯著(zhù)增加?!?/span>


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