 1 香港理大开发新型半导体纳米纤维 助力太阳能电池和光催化剂的应用  2017年4月13日，香港理工大学机械工程系开发了一种将高导电纳米结构嵌入半导体纳米纤维的新技术。这种新型复合材料具有优异的电导率，因此可以广泛应用，特别是在环境领域。 将半导体制备成直径小至60nm的纳米纤维已广泛用于现代日常生活中，比如太阳能电池、光催化剂、化学生物传感器以及锂电池等领域。然而，由于半导体中的光或能量所产生的电子和空穴容易复合，这会降低电流或器件的效率。这种性质限制了半导体纳米纤维的进一步发展和应用。 现在，Wallace Leung教授及其研究团队克服了这一缺点。应用静电纺丝技术，该团队成功地将高导电性纳米结构（如碳纳米管和石墨烯）插入到半导体纳米纤维（如二氧化钛）中。因此，所制备的新型纳米复合材料为电子传输提供了专用通道，消除了电子-空穴的复合问题。 最新一代的太阳能电池（例如：染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池）是最有希望的清洁及可再生能源。然而，对于更广泛的应用，仍然具有进一步提高其转换效率以及以更具成本效益的方式生产的空间。 通过应用这项新技术，将碳纳米管/石墨烯嵌入染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池中的TiO2组分里，大幅提高转换效率。与市售的多晶硅太阳能电池相比，目前的价格为0.25美元（1.94港币）/千瓦时，嵌入碳纳米管的染料敏化电池成本高出12-32％，约为2.18-2.56港币；而嵌入石墨烯的钙钛矿太阳能电池则成本降低28-40％，约为1.17-1.40港币。 鉴于新型半导体纳米纤维的优异电导率，与硅电池相比，具有开发高效、低成本太阳能电池的潜力。此外，通过香港理工大学的这项新技术，将石墨烯卷入TZB复合材料（主要由二氧化钛组成），如此制备的新型半导体纳米纤维在光催化剂领域也具有潜在的应用。 2 美国开发出只用太阳能供电的水收集器 可从干燥空气中提取水  2017年4月13日，美国加州大学伯克利分校与麻省理工学院合作，开发出只使用太阳能供电，可以从干燥的空气中提取水的设备。该设备只使用环境中的太阳光，可以每天从湿度低至20%（一个干旱区域的普通湿度水平）的干燥空气中提取数升水。 此次研究成果已于近日发表于《科学》杂志上，该太阳能供电的水收集器是在美国麻省理工学院制造的，使用了一种由加州大学伯克利分校制备的特殊材料，一种金属有机框架结构（MOF）材料。 此篇学术论文的作者之一，来自加州大学伯克利分校化学系和劳伦斯伯克利国家实验室的研究员Omar Yaghi说：“这是长期以来在低湿度空气中获取水资源的一项重要突破，目前除了使用额外的能源，没有其它的方法来实现它。普通人家里的电除湿器生产的水是非常高成本的。” 该水收集器的原型，通过使用1公斤的金属有机框架材料，可以在湿度为20-30%的空气中，在12小时内收集2.8升水。麻省理工学院进行的屋顶测试证明了该设备可以在真实的环境中工作。 麻省理工学院机械工程师Wang和她的学生设计的集水系统包括两个以上的灰尘大小的MOF晶体，它们被压缩在太阳能吸收器和冷凝器板之间，放置在一个开放的容器中。当环境中的空气通过多孔MOF扩散时，水分子会优先附着于内表面上。X光散射研究表明水蒸气分子经常会八个一组聚集成一个立方体。太阳光通过窗户进入设备，将MOF材料加热，并促使水蒸汽向处于外界空气温度的冷凝器移动，蒸汽冷凝成液态水并滴入收集器中。Yaghi表示：“这项工作提供了一种从空气中收集水的新方法，它不需要较高的相对湿度条件，而且比其他现有技术更节能。” 3 世上最大的燃烧后碳捕获项目圆满落成 美国能源部长参加项目剪彩仪式 2017年4月13日，美国能源部长里克·佩里参加了Petra Nova碳捕获项目的开幕剪裁仪式。该项目是世界上最大的燃烧后碳捕获项目，每天可捕获超过5000吨二氧化碳，可解决德州休斯顿地区240兆瓦发电量的二氧化碳排放问题。项目位于美国德州Thompsons的WA Parish发电厂，由美国NRG能源公司（NRG）和日本JX石油开发株式会社（JX）合资承办，并得到了来自美国能源部的部分资金资助。  ▲Petra Nova项目二氧化碳捕获设施 （图片来自NRG） Petra Nova项目最初被设计为一个60兆瓦发电的二氧化碳捕获项目，在没有增加联邦政府投入的情况下，资助商扩大了设计，使其可以捕获240兆瓦发电量所带来的二氧化碳排放。在性能测试期间，该系统显示出超过90%的碳捕获率。在当前的操作水平上，项目设施将每天捕获超过5000吨二氧化碳。这些二氧化碳将被用于West Ranch油田的三次采油（enhanced oil recovery，EOR）过程以增加石油产量，据估计，该油田可从EOR运营中收回6千万桶石油。 Petra Nova项目的成功启动运营代表了对从现有发电厂烟道废气中捕获二氧化碳技术进行商业化的重要步骤，其成功可能成为未来燃煤发电设施的典范。对既有发电厂进行二氧化碳捕获能力的添加，可以支持二氧化碳管道基础设施的发展，并带动美国国内EOR的发展机会。 美国能源部长里克·佩里对为这一成果做出贡献的每个人表示了肯定，称此项目显示了清洁煤炭技术可以给国家能源安全和经济发展带来积极影响。 |
|
|
