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太阳能见新天港研发电效能升

2019-08-15 16:10:39来源:励志吧0次阅读

  支志明的研究团队将激发态寿命延长几千倍。

  自踏入工业时代起,由烧煤炭,到石油、天然气,以至水力、风力、核能等,人类一直在寻找更好的能源,当中涉及大量重要科学研究和发明创造。香港大学合成化学国家重点实验室主任支志明所带领的97 研究项目 金属配合物激发态的基础与应用研究 ,就围绕化学物质吸收太阳光下的 激发态(Excited state) ,引申出相关的光电转换及光催化研究,并期望以作为能源和环境问题的最终解决方案。近日,研究团队成功做到每个光子有一半机会可将化学分子变成激发态,而于常温的激发态寿命,更由现时百万分之一秒,延长数千倍时间至千分之五秒,令光能有更多时间、更大机会转化为电力,为未来的作出极重要的突破。

  支志明表示,研究中的金属配合物,即带金属的化合物,被视为具能更佳接收光的特性(见另稿),于日常生活很常见,包括植物产生光合作用必须的叶绿素,当中亦有镁元素。而 激发态 简单而言,即在吸收光后带高能量的状态。

  他进一步解释说,项目的目的正是更有效利用太阳能, 研究的中心思想围绕能源和环境,这是任何地方都面对的问题,有了干净能源,就有干净环境。怎样才算是干净能源呢?最重要是无废热、无污染,太阳能就最好了 。

  晒瞬 冷却 难有效

  因应转化太阳能有待克服问题,支志明提出三大困难,首先就是不能有效储存能量。举个例子,当把手放在太阳下照晒,手的分子会吸收光,变成激发态,但它只能感受到热力,而无法控制如何运用这来自太阳的能量,他形容说: 这样就没有作用,最终变回常态。

  此外,能源的稳定性也很重要。现时太阳光照射下来,一直在产生激发态,吸收光后,能量又瞬间下跌,变成 只有热,没有用 。所以,支志明团队的其中一个研究方向,就是要更有效掌握激发态的运作,从而将太阳的光能转化,并让有关能源能予以应用, 但难度就在于它要能够大量吸收,如果几百万个光子只能吸收几个,也是没有用的 。

  激发态短命 做啥都不灵

  当中最关键的难题就是,激发态太 短命 ,一般只以十亿分之一秒单位。支志明形容 寿命短,就做咩都唔灵! 他表示,激发态能带很高能量,氧化能力可媲美氧化剂,还原能力和金属原子相近,但要将之应用,例如转换为电力,必须经过传递, 这些牵涉第二种物体,一定要让他们有时间走在一起 。虽然至上世纪末,激发态的寿命已被改良至百万分之一秒,时间已经长了很多,但支志明坦言那始终很难有效利用。而那亦是现时太阳能转化为电力效率较低的原因之一。

  所以,延长激发态的寿命就是支志明团队的重要课题,而有关97 项目开展不足一年,已作出重要突破, 现时我们做到常温里5x10^(- )秒(即千分之五秒),比之前多了超过几千倍,而且我们一个光子有50%可变激发态 。有关激发态的稳定度及所延长寿命的成果,对未来以更有效的化学材料进行太阳能转化踏出重大一步,支志明更信心十足地表示: 我相信这会是一个成功的项目。

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