微型太阳能技术将海水转化为氢燃料和饮用水

这个10 × 10厘米的装置被称为“混合太阳能蒸馏-水电解（HSD-WE）”。

康奈尔大学的研究人员正在充分利用地球上丰富的资源：阳光和海水。

他们发明了一种通过太阳能电解海水来生产无碳绿色氢的装置。这项创新技术还能产生饮用水，这是一种有益的副产品。

这个10 × 10厘米（3.94 × 3.94英寸）的装置被称为“混合太阳能蒸馏-水电解（HSD-WE）”。

目前的原型机每小时能产生200毫升氢气，能源效率有望达到12.6%。

“水和能源对我们的日常生活都是至关重要的，但通常情况下，如果你想生产更多的能源，你就必须消耗更多的水，”领导该项目的康奈尔大学工程学院西布里机械与航空航天工程学院助理教授张勒南（音译）说。

张教授补充说：“另一方面，我们需要饮用水，因为全球三分之二的人口面临水资源短缺。因此，绿色氢气生产存在瓶颈，这反映在成本上。”

绿色氢的生产

通常，绿色氢是通过电解将纯水分子分解成氢和氧而产生的。

然而，由于需要过量的清洁水，这个过程很昂贵。

研究小组创造了一个小型的原型装置，利用了光伏太阳能电池板的局限性 —— 低效率。

虽然大多数太阳能电池只能将30%的阳光转化为电能，但剩余的能量作为废热释放出来。该团队的设备捕获了大部分废热，并用它来加热和蒸发海水。

一个关键部件是毛细管芯，它将一层海水薄膜直接与太阳能电池板接触。这样可以有效地加热和蒸发，留下盐。

然后，产生的清洁水蒸气被冷凝并送入由太阳能电池板供电的电解槽，将水分子分解为清洁的氢气和氧气。

“这是一项高度集成的技术。设计是具有挑战性的，因为有很多复杂的耦合：海水淡化与电解耦合，电解与太阳能电池板耦合，太阳能电池板通过太阳能、电力、化学和热能转换和运输与海水淡化耦合。”

“现在，我们第一次能够生产出足够数量的水来满足制氢的需求。我们还有一些额外的饮用水。一石二鸟，”张教授补充道。

降低氢成本

据张教授说，目前生产绿色氢的成本约为每公斤10美元。

然而，他相信，有了充足的阳光和海水，他们团队的设备可以在15年内将成本降低到每公斤1美元。

除了制氢，这项技术还有更大的潜力。将其集成到太阳能农场甚至可以帮助冷却光伏板，提高其效率并延长其使用寿命。

“我们希望避免碳排放，避免污染。但同时，我们也关心成本，因为成本越低，大规模采用的市场潜力就越大。我们相信未来的安装潜力巨大。”

研究结果发表在《能源与环境科学》杂志上。

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