科技日報訊 （記者陳曦 通訊員趙暉）記者6月17日從天津大學(xué)獲悉，該校化工學(xué)院新能源化工團隊在無偏壓光電化學(xué)水分解制氫領(lǐng)域取得突破性進展。研究團隊成功開發(fā)出一種高效穩(wěn)定的半透明光電陽極器件，將太陽能—氫能轉(zhuǎn)換效率提升至5.1%，創(chuàng)下同類系統(tǒng)最高紀(jì)錄。這一成果為“人工樹葉”研發(fā)提供了新技術(shù)路徑，相關(guān)研究成果發(fā)表于國際期刊《自然·通訊》。

隨著能源危機和環(huán)境問題加劇，太陽能因其清潔可持續(xù)特性成為重要解決方案。針對太陽能間歇性問題，無偏壓太陽能水分解技術(shù)可直接利用太陽能分解水制氫，將不穩(wěn)定的太陽能轉(zhuǎn)化為可儲存的氫能，為應(yīng)對能源環(huán)境挑戰(zhàn)提供了新路徑。

然而，光電陽極水氧化反應(yīng)速率慢的問題，嚴重制約了無偏壓太陽能水分解效率的提升。針對這一技術(shù)瓶頸，天津大學(xué)化工學(xué)院新能源化工團隊成功研制出具有突破性的半透明硫化銦光陽極器件。“這種半透明設(shè)計巧妙地解決了傳統(tǒng)金屬層導(dǎo)電與透光無法兼得的問題。”論文通訊作者、天津大學(xué)化工學(xué)院教授王拓說，“它不僅能顯著提高水氧化反應(yīng)速率，還能讓部分陽光穿透到達光電陰極，大幅減少了太陽光的能量損耗，有效突破了光生電子跨界面?zhèn)鬏數(shù)恼系K。”

實驗表明，該器件在完全依靠陽光驅(qū)動的獨立系統(tǒng)中，實現(xiàn)了5.1%的太陽能—氫能轉(zhuǎn)換效率，突破了此前采用硅基光電陰極與全無機光電陽極在該系統(tǒng)5%的轉(zhuǎn)換率。

據(jù)介紹，該成果為半透明光電陽極設(shè)計提供了創(chuàng)新方案，為多組分串聯(lián)光電極研發(fā)開辟了新思路。未來或?qū)㈤_發(fā)出高效、低成本、耐用的“人工樹葉”，應(yīng)用于建筑外墻、屋頂，或在沙漠建設(shè)制氫站。

編輯：余鳳

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