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中國科學(xué)家推動“人工樹葉”研發(fā)取得新進(jìn)展
記者17日從天津大學(xué)獲悉，該?；W(xué)院新能源化工團(tuán)隊在無偏壓光電化學(xué)水分解制氫領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。研究團(tuán)隊成功開發(fā)出一種高效穩(wěn)定的半透明光電陽極器件，將太陽能-氫能轉(zhuǎn)換效率提升至5.1%，創(chuàng)下同類系統(tǒng)最高紀(jì)錄。這一成果為“人工樹葉”研發(fā)提供了新技術(shù)路徑，相關(guān)研究已發(fā)表于《自然·通訊》。
一種創(chuàng)新的無偏壓太陽能水分解系統(tǒng)。
隨著能源危機(jī)和環(huán)境問題加劇，太陽能因其清潔可持續(xù)特性成為重要解決方案。針對太陽能間歇性問題，無偏壓太陽能水分解技術(shù)可直接利用太陽能分解水制氫，將不穩(wěn)定的太陽能轉(zhuǎn)化為可儲存的氫能，為應(yīng)對能源環(huán)境挑戰(zhàn)提供了新路徑。
然而，光電陽極水氧化反應(yīng)速率慢的問題嚴(yán)重制約了無偏壓太陽能水分解效率的提升。針對這一技術(shù)瓶頸，天津大學(xué)化工學(xué)院新能源化工團(tuán)隊成功研制出具有突破性的半透明硫化銦光陽極器件?！斑@種半透明設(shè)計巧妙地解決了傳統(tǒng)金屬層導(dǎo)電與透光無法兼得的問題?！闭撐耐ㄓ嵶髡摺⑻旖虼髮W(xué)化工學(xué)院教授王拓說，“它不僅能顯著提高水氧化反應(yīng)速率，還能讓部分陽光穿透到達(dá)光電陰極，大幅減少了太陽光的能量損耗，有效突破了光生電子跨界面?zhèn)鬏數(shù)恼系K?！?
實(shí)驗(yàn)表明，該器件在完全依靠陽光驅(qū)動的獨(dú)立系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了5.1%的太陽能-氫能轉(zhuǎn)換效率，突破了此前采用硅基光電陰極與全無機(jī)光電陽極該系統(tǒng)5%的轉(zhuǎn)換率大關(guān)。
該成果為半透明光電陽極設(shè)計提供了創(chuàng)新方案，為多組分串聯(lián)光電極研發(fā)開辟了新思路。隨著技術(shù)優(yōu)化，未來或?qū)㈤_發(fā)出高效、低成本、耐用的“人工樹葉”，應(yīng)用于建筑外墻、屋頂或在沙漠建設(shè)制氫站。這一技術(shù)有望成為氫能生產(chǎn)的重要途徑，推動清潔能源廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)源自陽光和水的綠色能源循環(huán)。
（科技日報記者 陳曦 通訊員 趙暉）
- 原標(biāo)題：“人工樹葉”新進(jìn)展——太陽能制氫效率創(chuàng)新高
- 責(zé)任編輯: 方周
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