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中國科學家推動“人工樹葉”研發(fā)取得新進展

2025.06.19 新華社 張建新 栗雅婷

  近日,中國科研人員研發(fā)了一種高效、穩(wěn)定的半透明光電陽極器件,能顯著提升水氧化反應速率,提高太陽能水分解制氫效率,進一步推動更加高效耐用的“人工樹葉”出現(xiàn)。

  太陽能是一種清潔、可持續(xù)的能源,但存在間歇性的缺點。無偏壓太陽能水分解技術(shù)利用太陽能直接驅(qū)動水分子分解成氫氣和氧氣,能夠高效地將間歇性的太陽能轉(zhuǎn)化為可存儲的氫氣,被視為應對能源危機與環(huán)境污染的潛在解決路徑之一。然而,由于光電陽極水氧化反應速率較慢,限制了整體水分解的效率,成為這一技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一。

  面對這一難題,天津大學化工學院新能源化工團隊研發(fā)了一種高效、穩(wěn)定的半透明光電陽極器件——半透明硫化銦光陽極。該器件獨特的透明特性,在顯著提升水氧化反應速率的同時,還能允許部分陽光穿透到達光電陰極,減少太陽光的無效能量損耗,有效解決了金屬層的不透光效應與光生電子跨界面?zhèn)鬏斦系K之間的矛盾。該研究成果近期發(fā)表在國際學術(shù)期刊《自然·通訊》上。

圖為無偏壓太陽能水分解系統(tǒng)示意圖。新華社發(fā)

  實驗表明,得益于優(yōu)異的半透明特性,該器件在完全依靠陽光驅(qū)動的獨立系統(tǒng)中,實現(xiàn)了5.10%的太陽能—氫能轉(zhuǎn)換效率,創(chuàng)下該類系統(tǒng)最高紀錄。

  該論文通訊作者、天津大學化工學院教授王拓表示,隨著這一技術(shù)不斷發(fā)展優(yōu)化,更高效、便宜、耐用的“人工樹葉”有望出現(xiàn)。它們可能覆蓋在建筑物的外墻或屋頂上,甚至可以在沙漠中建立大型“陽光制氫站”。

  “太陽能水分解技術(shù)有望在未來成為氫能生產(chǎn)的重要途徑,進一步推動清潔能源的廣泛應用。這意味著我們未來開動的汽車、使用的能源將可能源自陽光和水的‘人工光合作用’,真正實現(xiàn)綠色循環(huán)。”王拓說。

 

 

 

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