城大2項發明促進可再生能源發展

2020-04-20
来源:香港商报

 

  何志浩教授及其研究團隊致力促進可再生能源前沿研究。

  【香港商報网訊】香港城市大學材料科學家及其研究團隊近日公布兩項重大發明,包括一部新穎的波浪能裝置,既能發電又可減少空氣中的二氧化碳;及嶄新的光電化學系統,可將太陽能轉化氫氣的效率提升兩倍,而且成本減半。兩項發明都推進可再生能源領域的前沿研究,有助解決迫切的能源問題。

  波浪能系統發電兼減二氧化碳

  在首項研究中,城大材料科學及工程學系何志浩教授領導的團隊,研發出輕型波浪能驅動電化學二氧化碳還原系統,能夠把海洋的波浪能轉化為液體燃料甲酸。該系統有三個組件:彈簧輔助的球形摩擦納米發電機,可將波浪的動能轉化成電能;能源管理電路板連同超級電容器,用作暫存轉化的電能;還有可將二氧化碳還原轉化為甲酸的電化學裝置。

  他說:「跟傳統的電磁式波浪發電機相比,我們發明的摩擦納米發電機重量較輕,可以浮於水面,對海洋生物和海床的影響減至最低,而且在風暴中也可使用,更具成本效益。」

  「甲酸是一種可在室溫儲存的液體燃料,運輸比較安全和方便。更重要的是,我們研發的技術可以在能源轉化過程中減少二氧化碳,即主要溫室氣體,有助對抗氣候變化。」他說:「新技術可提升波浪能轉換電能的效率,提高電力產能。長遠來說,希望將效率再提高,讓這項再生能源轉換的發明減少人們對化石燃料的依賴。」

  另外,為了進一步探索可再生能源的潛能,何教授與另一團隊研發出嶄新的光電化學系統,可將太陽能轉化氫氣的效率由一般的3%大幅提升至9%,轉化的穩定性更由幾分鐘劇增至逾150小時,創下同類系統的最高紀錄。

  城大創新發明「人工葉」不需連接任何電力也可進行能源轉化。

  光電化學系統轉化太陽能為氫

  何教授指出,光電化學系統又稱為人工光合作用系統,透過陽光及專門的半導體,將水分解為氧氣及氫氣。目前差不多所有現行的光電化學系統(例如矽與三五族半導體)均採用單面元件結構,故須在功能和表面保護之間作出取捨。半導體在水分解過程中會被腐蝕,因此大部分系統會在數分鐘內失效。由於系統不穩定,加上成本高昂,致實際應用未能普及。

  「我們的研究利用外延層剝離及轉移技術,可善用裝置的正背兩面,並可重用基板。這樣既可大幅提升系統的穩定程度和壽命,更可將成本銳減一半,令光電化學系統更具成本效益。」

  研究團隊展示的首個全整合獨立運作無線三五族為本光電化學系統。這個「人工葉」系統無須連接電力也可作能源轉化,把太陽能轉化氫氣的效率是接近6%。這項突破有助減少將來進行相關研究的地域限制。

[责任编辑:蒋璐]
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