近日，中國科研人員研發了一種高效、穩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。
太陽能是一種清潔、可持續的能源，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化為可存儲的氫氣，被視為應對能源危機與環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了一種高效、穩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傳輸障礙之間的矛盾。該研究成果近期發表在國際學術期刊《自然·通訊》上。
實驗表明，得益于優異的半透明特性，該器件在完全依靠陽光驅動的獨立系統中，實現了5.10%的太陽能—氫能轉換效率，創下該類系統最高紀錄。
該論文通訊作者、天津大學化工學院教授王拓表示，隨著這一技術不斷發展優化，更高效、便宜、耐用的“人工樹葉”有望出現。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”。
“太陽能水分解技術有望在未來成為氫能生產的重要途徑，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’，真正實現綠色循環。”王拓說。
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