加拿大多倫多大學(University of Toronto)應用科學與工程學院的研究人員透過模擬植物行光合作用的自然過程,開發出一種能將水分解成氫和氧的裝置,打造出能以化學形式儲存能量的高效催化劑,從而為更大規模儲存替代性再生能源的可行方案鋪路。

「這項研究找到了一種可分解水的全新路徑,它利用從太陽能與風力等再生能源而來的電力,」多倫多大學電子與電腦工程系教授Edward Sargent表示,「這種新式催化劑的進展在於它明顯減少了以高速率分解水所需的能量——一種高強度的燃料電合成作用。」

當今來自太陽能和風力的能量經常被儲存於電池中,但這十分昂貴,而且只能儲存固定的能量。目前有許多研究的目的都在於打造更好且更高效率的電池,以及提供其它儲存能量的方法,讓傳統電網能充份利用再生能源。

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多倫多大學的研究人員開發出一種電解裝置,能將水分解成組成元素——氧和氫,以化學形式更有效率地儲存再生能源
(來源:Marit Mitchell,University of Toronto)

Sargent表示,多倫多大學團隊的研究貢獻之處在於發展出為來自再生能源的能量實現更高效率儲存的方式。

「我們能以更低的損耗儲存1千瓦/時的電力——也就是說,能夠更接近於千瓦/時的電量,」他解釋說,「這將有助於提高儲存的成本效益,因為人們將會願意付出相當的金額回收千瓦/時的電力,因此,能量儲存的往返效率直接帶來了成本效率。」

這項研究與該團隊以前所進行的「改善產氧催化劑」研究有關,這種產氧催化劑即OER催化劑,Sargent說,「最終的研究結果反映出這種OER催化劑的性能更向前邁進了一步。」

相較於先前的研究,目前的研究進展包括來自與史丹佛大學(Stanford University)運算材料科學團隊的合作。利用MIT的電腦預測,讓該研究團隊可專注於一種特別具有發展前景的新材料——鎢——並將這種材料加進其催化劑中。Sargent說,利用像這樣的自然材料,也有助於以更具成本效益的方式儲存能量。

該研究團隊還發現了一項新的化學策略,可確保使用多種金屬——不僅包括鎢,還有鐵和鈷——彼此充份混合。Sargent強調,「這種直接進行元素混合的方式,是成功實現這一途徑的重要關鍵。」

該研究團隊目前仍持續進行這項研究,致力於將其概念轉化為一種不僅能儲存氫氣也適用於二氧化碳的系統。這將有助於使其適用於現實世界中的商用化能量儲存方案。

「尤其是我們正致力於從大氣中採取二氧化碳(CO2),並將其轉化為碳基的燃料,」Sargent說,「這將類似於我們目前所使用的——甲烷、乙醇等,只不過我們並不打算使用石化燃料,而是從再生能源發電與二氧化碳中進行合成。」

編譯:Susan Hong

(參考原文:Photosynthesis Inspires New Method for Renewable Energy Storage,by Elizabeth Montalbano)