中國科學家推動“人工樹葉”新進展創(chuàng)太陽能-氫能轉(zhuǎn)換效率紀錄

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2025-06-18 13:30:38 光明網(wǎng)

中國科研人員最近研發(fā)了一種高效穩(wěn)定的半透明光電陽極器件，這種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，有助于推動更加高效耐用的“人工樹葉”的發(fā)展。

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利用太陽能直接驅(qū)動水分子分解成氫氣和氧氣，能夠?qū)㈤g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，成為這一技術發(fā)展的瓶頸之一。

為了解決這個問題，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不僅顯著提升了水氧化反應速率，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。該研究成果發(fā)表在國際學術期刊《自然·通訊》上。

實驗顯示，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)的最高紀錄。

天津大學化工學院教授王拓表示，隨著這一技術不斷發(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”。太陽能水分解技術未來有望成為氫能生產(chǎn)的重要途徑，進一步推動清潔能源的廣泛應用。這意味著未來的汽車和使用的能源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)。

(責任編輯：zhangxiaohua)

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