中新網(wǎng)天津6月18日電(記者 孫玲玲)記者17日從天津大學(xué)獲悉，該校化工學(xué)院新能源化工團(tuán)隊在國際上首次實現(xiàn)無偏壓太陽能水分解制氫效率突破5%大關(guān)，其研發(fā)的半透明光電陽極器件能顯著提升水氧化反應(yīng)速率，以5.10%的太陽能-氫能轉(zhuǎn)換效率創(chuàng)下該領(lǐng)域最高紀(jì)錄，為解決清潔能源制取難題提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。相關(guān)成果近日發(fā)表于國際權(quán)威期刊《自然·通訊》。
太陽能是一種清潔、可持續(xù)的能源來源，但存在間歇性的缺點。無偏壓太陽能水分解技術(shù)可以高效地將間歇性的太陽能轉(zhuǎn)化為可存儲的氫氣，因而被視為應(yīng)對能源危機(jī)與環(huán)境污染的潛在解決路徑之一。然而，由于光電陽極水氧化反應(yīng)速率較慢，限制了整體水分解的效率，成為無偏壓太陽能水分解技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一。
面對這一難題，天津大學(xué)化工學(xué)院新能源化工團(tuán)隊研究開發(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。其外觀如同溫暖的琥珀，表面平整光滑，陽光穿透時表面持續(xù)析出氧氣氣泡，與之相連的陰極則釋放出高純度氫氣。
“我們賦予它‘人工樹葉’的使命，就像樹葉將陽光、水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為養(yǎng)分，這套系統(tǒng)通過模擬光合作用，把陽光和水變成可儲存的清潔燃料。”團(tuán)隊負(fù)責(zé)人介紹，半透明硫化銦光陽極獨特的透明特性，在顯著提升水氧化反應(yīng)速率的同時，還能允許部分陽光穿透到達(dá)光電陰極，減少太陽光的無效能量損耗。
據(jù)介紹，隨著這一技術(shù)的不斷發(fā)展和優(yōu)化，更高效、更便宜、更耐用的“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(jìn)一步推動清潔能源的廣泛應(yīng)用。這意味著我們未來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)。(完)