麻省理工学院的研究人员将水分解储存太阳能

麻省理工学院教授丹尼尔·诺塞拉说，充足的太阳能的关键是水。

Nocera和他在麻省理工学院的同事Matthew Kanan周四将发表一篇技术论文，描述他们所称的太阳能存储方面的突破。

这个想法是利用太阳能光伏板(或另一种电源)的能量将水分子分解成氢气和氧气。这些气体将被储存起来，稍后在太阳不发光的时候用于燃料电池发电。

这个概念是一个闭环系统:氢和水通过燃料电池产生水，这些水可以被捕获并再次使用。

人们希望，在10年内，一个结合清洁能源发电和储存的低成本系统能够被设计出来，并以低廉的价格提供给世界各地的人们。

他说:“我正在开放源代码，让每个人都可以使用它。”“我的计划是，当人们看到它时，他们会发现它很容易做到，然后他们就会开始工作。”

人工光合作用的核心科学发现是用一种相对便宜和无害的材料找到一种从水中分解氧气的方法，Nocera说。他说，这种由磷酸钴制成的催化剂可以在常压下的纯水中使用，比现有的方法更有潜力。

商业上可用的电解槽已经可以将氢原子从水中分离出来。例如，一个加氢站可以使用电动电解槽将氢从水中分离出来。

麻省理工学院的研究人员设想的一个完成的系统将分离氢和氧。一旦储存，这两种气体都将被注入燃料电池，使用像铂这样的第二种催化剂来发电。

国家可再生能源实验室(NREL)光电化学研究员约翰·特纳(John Turner)称这项工作是一个“重大成果”。

但他说，在实现“氢经济”之前，还有很多地方需要改进。现在，从水中生产氢和氧的系统需要大量的土地和材料来制造催化剂。

“初步结果看起来很有希望，但它并不能满足催化剂的所有要求，”他说。特纳的研究重点是改进收集光能来分解水分子的方法。

利用光合作用的过程作为灵感，Nocera花了25年的时间研究一种利用水分子键的能量的方法。

他设想与现有的电力分配基础设施彻底决裂，让每个家庭都能生产和储存足够的电力，实现自给自足。

今天，当太阳能电池板产生的电量超过一个家庭的用电量时，多余的电量就会被简单地反馈到电网中，从房主的水电费中扣除。在离网应用中，多余的部分被放入电池。

但由于存储成本大幅降低，使用污染化石燃料的偏远发电厂完全被排除在外。

诺塞拉说:“这并不完全实用，但因为它很简单，人们已经很熟悉它了。”“作为一名科学家，我可以打破常规。”

他说，麻省理工学院电气和机械工程系的同事已经致力于这项研究，麻省理工学院已经获得了专利。这项研究来自于2006年启动的一项全校范围的能源计划。

Nocera说，麻省理工和阿布扎比的合资企业马斯达尔城(Masdar City)将在中东建立一个自给自足的“可持续城市”，这可能是这种储存方法的试验场。

按需或“可调度”的能源储存阻碍了太阳能和风能等可再生能源的广泛应用。但对于集中式电厂来说，这是一个研究和开发的活跃领域。

莱斯利·卡茨周四在CNET新闻每日播客上与马丁·拉莫尼卡谈论麻省理工学院的研究。现在听:下载今天的播客

最新一代的太阳能热电厂将储存热水或熔盐，以提供数小时甚至数天的电力。地下地层中的电池或压缩空气也被认为是可行的，如果是合适的话，用于电网存储的技术也是可行的。

但是，在人们家里大规模的分布式发电，再加上氢燃料电池，在这一点上还只是一个设想。

特纳说，许多研究人员都在追求相同的目标，即在不损失太多能量的情况下使水裂解生成氢。虽然现有的电解槽价格昂贵，但面临的挑战是如何设计一个高效的系统，以使能源成本低廉。

他说:“如果我们成功了，那么我们将与电解槽竞争。”“如果不能，我们将不得不寻找另一种获取氢的方法。”

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