新型光催化法可大幅度提高海水发电效率

  在本研究中，该团队开发了一种能产生过氧化氢的新型光电化学电池，它用三氧化钨作为光催化剂，受到阳光照射时能吸收光子能量并发生化学反应，最终产生过氧化氢。

  科技日报北京5月23日电 （记者常丽君）传统海水发电一般是利用潮汐、海浪或海水温差。然而，日本大阪大学的一个研究团队开发出一种新的光催化方法，能利用阳光把海水变成过氧化氢，然后用在燃料电池中产生电流，总体光电转换效率达到0.28％，与生物质能源柳枝稷相当。

  研究人员在最近发表于《自然·通讯》杂志上的论文中指出，太阳能昼夜波动很大，为了在夜间利用太阳能，需要将其转化为化学能存储起来。水中过氧化氢是一种很有前景的太阳能燃料，可用在燃料电池中产生电流，副产品只有氧气和水。

  在本研究中，该团队开发了一种能产生过氧化氢的新型光电化学电池，它用三氧化钨作为光催化剂，受到阳光照射时能吸收光子能量并发生化学反应，最终产生过氧化氢。

  经24小时光照后，电池中海水过氧化氢的浓度可达48毫摩尔/升，远超以往在纯水中获得的浓度2毫摩尔/升，足以支撑过氧化氢燃料电池的运作。浓度提高的根本原因是海水中氯离子提高了光催化剂的活性。

  据测试，该系统总体光电转换效率达到0.28％，通过光催化反应从海水中产生过氧化氢的效率为0.55％，燃料电池效率为50％。研究人员指出，这种形式发电的总效率虽不逊于其他光电能源，如柳枝稷（0.2％），但仍远低于传统的太阳能电池。希望今后能找到更好的光电化学电池材料，进一步提升效率，降低成本。

  论文作者、大阪大学材料与生命科学系福住俊一说，海水是地球上可生产过氧化氢最丰富的资源。目前大部分燃料电池都是用液体过氧化氢，而不是氢气，因为液体过氧化氢更容易以高密度形式存储，也更安全。“将来我们打算开发能大规模、低成本利用海水生产过氧化氢的新方法，以替代现有高成本生产方式。”

  我国一直是太阳能资源丰富的国家，利用太阳能不仅能消除二氧化碳的影响，还能够使碳资源有效循环起来。如此优势的绿色能源为何不能尽早为我们所用，正是由于它的总体能源转化效率不高。如今日本的研究团队这项新研究为太阳能提高使用率、降低使用成本提供了可能。太阳能作为燃料的研究是一项长远的研究，希望未来科学家开发出大规模、低成本的利用海水生产过氧化氢的新方法，早日实现太阳能的高效利用。

  值得注意的是，奥迪或将在下个月举办的2016年底特律车展上推出一款氢燃料电池SUV概念车丰田现代此前均表示将于2015年商业化燃料电池汽车。丰田、现代、本田、奥迪等汽车巨头的燃料电池汽车商业化必将在长期资金市场掀起一波燃料电池热潮，投资的人可着重关注产业链上游优质的燃料电池相关供应商。

  此后主要是减少相关成本和批量生产的问题，还有建设加氢站的问题。 2014年12月，丰田公司宣布开始燃料电池汽车商业化应用。2015年被认为是燃料电池汽车元年，世界上许多大的汽车厂商都拿出了比较高档的燃料电池轿车样车。从国内来看，我国车用燃料电池起步并不晚，性能跟国际水平比较接近，只是可靠性和耐久性与国际水平仍有较大差距。

  然而，这种方法也存在一些限制。微生物燃料电池的制造成本相当昂贵，电池的阴极通常含有加快反应以产生电力的铂。而且，微生物燃料电池所产生的生物电力比其他方法要少。 据物理学家组织网近日报道，这种新的微生物燃料电池克服了传统微生物燃料电池的两个局限：成本高和低功率，体积更小，价格更便宜，性能更强大。

  据日本新闻媒体报道，目前在日本，一台普通燃料电池轿车的售价往往超过700万日元（约合人民币40余万元），一处加氢站的设置成本高达约4亿日元（约合人民币2300余万元）。受此影响，日本国内累计销售的燃料电池车仅500余台，全国范围内也仅有80余处加氢站。 为此，日本经济产业省计划以补贴和放宽限制等政策来帮助相关产业界减少相关成本。经济产业省预计，随着高额原材料使用量的减少和零部件的标准化，在2020年之前，燃料电池的成本将减半...

  这是我国首次向欧美国家出口燃料电池系统产品。 据了解，此次合作由三方共同完成。加拿大Loop Energy燃料电池公司将自身燃料电池运用于中车电动核心系统产品，再将中车电动系统产品运用于美国OEM整车厂开发的纯电动内场物流拖车。这将成为全世界第一台燃料电池大型物流车。 中车电动公司称，燃料电池与电驱动系统结合，是新能源汽车领域的最优解决方案。

  “北疆电厂作为试点，未来将在海水淡化水进入市政供水系统方面寻求更大突破。”北疆电厂相关负责人一边说一边递给记者一瓶印着“国投北疆电厂”自产的饮用水，“目前北疆电厂的海水淡化能力已达到日产10万吨。

  中部，依托临港经济区建设海水淡化与综合利用创新及产业化基地，以科学技术创新驱动产业集聚，构建一条“海水淡化相关材料和装备加工制造—海水淡化工程与服务—浓海水高值化利用”的循环经济产业链，形成海水淡化与综合利用技术创新引擎和产业集聚中心。南部，建设南港工业区先达海水淡化及综合利用一体化基地。

  史密斯说，常规电池中的盐离子会从正极扩散到负极，这限制了析盐的数量，因此他们在两个电极之间加入一层膜，可阻止盐离子进入淡化水的一边，保持其淡化状态。模拟研究显示，不考虑别的污染物，该设备淡化海水的效率可达到80%。 史密斯说：“与反渗透法相比，新方法电池装置可大可小，可在不同地方应用，而传统海水淡化厂规模大且成本高。新的方法中，水泵所需通过的压力要小得多，消耗更少的能量。