氢燃料电池正在成为未来清洁能源格局中的关键角色，除了一个问题：制造氢需要大量能量，而在美国，这种能量的首选来源似乎是天然气。这几乎不是可持续的解决方案。但是，不用担心。研究人员一直将注意力转向可再生能源以生产低成本的氢气。最新的发展是一种低成本的光电化学电池，它借助少量的氧化铁（也称铁锈）在水中产生氢气泡。

伦梅尔的铁锈。

低成本光电化学电池

光电化学电池（PEC）使用太阳能将水分子分解为氢和氧。它们不会像光伏电池那样直接发电，但通过提供一种具有成本竞争力的燃料电池的途径，它们可能会对电动汽车市场产生巨大影响。反过来，这将为汽车工业提供传统电动汽车电池的低成本，高里程替代方案。

粘性检票口是为了降低PEC的成本，而最新的突破涉及到周围最便宜的材料之一，即氧化铁的形式。

洛桑联邦理工学院和以色列理工学院的研究人员合作开展了氢项目，该项目涉及基于纳米结构的氧化铁颗粒（称为“花椰菜状”）的电极的创建。

该团队能够借助透射电子显微镜查明电子在纳米颗粒中的运动，并确定最有效的构型。

这种“冠军”结构成为10×10 cm原型的基础，该原型一旦暴露在阳光下就在水中产生氧气气泡。

这种一步法的成本可能远低于其他太阳能水分解装置，后者通常需要将电解器连接到常规光伏电池上。

便宜多少？根据研究小组的数据，在欧洲，使用光伏电池/电解槽组合生产氢气的最低成本目前约为每公斤15欧元，研究小组的基于锈蚀的PEC的目标仅为每公斤5欧元。

躲避天然气子弹

奥巴马总统于今年早些时候启动了一项名为H2USA的国家氢燃料电池/燃料基础设施计划，这一切都很好，但现在，由于它强调使用天然气（尤其是页岩气）来生产天然气，因此我们给予它可持续发展的动力。氢。

但是，正如我们前面所提到的，该计划并不排除使用可再生能源，并且已经开始成为人们关注的一部分。

大规模地，我们一直在跟踪一家名为HyperSolar的公司，该公司设想了一个太阳能氢“农场”的网络。该公司于去年三月宣布了其第一座商业规模设施的计划。

在规模的另一端，则是一种“人造叶子”概念，它是一种低成本的袖珍型设备，可以将其倒入一罐水中以产生氢气。尽管不一定是最有效的解决方案，但它可以为能源需求较低的家庭提供可再生的离网替代方案。

同时，您可以打赌，燃料电池早日成为美国汽车市场的重要组成部分。通用汽车和本田汽车刚刚建立了燃料电池开发合作伙伴关系，而这两家公司恰好在汽车燃料电池专利领域处于世界领先地位。

躲避水弹

就燃料电池市场的长期可持续性而言，生产氢的能量只是等式的一半。另一半是水，就此而言，世界的水资源短缺问题可能成为绊脚石。

问题在于常规的氢气生产涉及清洁水作为原料。现在考虑在全球范围内引入数百万种燃料电池汽车，您会发现酝酿中的麻烦。

另一方面，解决方案迫在眉睫。研究人员一直在开发太阳能系统，该系统涉及直接从“肮脏”的水中生产氢，而上述的HyperSolar已经在其污水处理厂下水了。

另一个有趣的例子涉及哈佛大学根据麻省理工学院发起的研究而正在开发的“人造叶子”装置。在较早的迭代中，它使用清洁的水，但研究人员已对表面进行了调整，以防止细菌堆积薄膜。

说到细菌，研究人员已经在努力建立将氢燃料电池与微生物燃料电池结合在一起的高效废水处理系统。

科罗拉多大学丹佛分校正在开发这种趋势的一个很好的例子，研究人员正在研究一种系统，该系统利用微生物燃料电池使海水淡化和/或处理废水，同时发电，该系统用于将水分解为氢和氧。然后，氢气可用于燃料电池中，以运行处理设施中的设备。

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