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

太陽(yáng)能是一種清潔、可持續(xù)的能源，但存在間歇性的缺點(diǎn)。無(wú)偏壓太陽(yáng)能水分解技術(shù)利用太陽(yáng)能直接驅(qū)動(dòng)水分子分解成氫氣和氧氣，能夠高效地將間歇性的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為可存儲(chǔ)的氫氣，被視為應(yīng)對(duì)能源危機(jī)與環(huán)境污染的潛在解決路徑之一。然而，由于光電陽(yáng)極水氧化反應(yīng)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(duì)這一難題，天津大學(xué)化工學(xué)院新能源化工團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種高效、穩(wěn)定的半透明光電陽(yáng)極器件——半透明硫化銦光陽(yáng)極。該器件獨(dú)特的透明特性，在顯著提升水氧化反應(yīng)速率的同時(shí)，還能允許部分陽(yáng)光穿透到達(dá)光電陰極，減少太陽(yáng)光的無(wú)效能量損耗，有效解決了金屬層的不透光效應(yīng)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(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。

實(shí)驗(yàn)表明，得益于優(yōu)異的半透明特性，該器件在完全依靠陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)的獨(dú)立系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了5.10%的太陽(yáng)能—氫能轉(zhuǎn)換效率，創(chuàng)下該類系統(tǒng)最高紀(jì)錄。

該論文通訊作者、天津大學(xué)化工學(xué)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(shù)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(yáng)光制氫站”。

“太陽(yáng)能水分解技術(shù)有望在未來(lái)成為氫能生產(chǎn)的重要途徑，進(jìn)一步推動(dòng)清潔能源的廣泛應(yīng)用。這意味著我們未來(lái)開(kāi)動(dòng)的汽車、使用的能源將可能源自陽(yáng)光和水的‘人工光合作用’，真正實(shí)現(xiàn)綠色循環(huán)。”王拓說(shuō)。

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