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(duì)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)無(wú)偏壓太陽(yáng)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(yáng)極器件能顯著提升水氧化反應(yīng)速率，以5.10%的太陽(yáng)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(guó)際權(quán)威期刊《自然·通訊》。
太陽(yáng)能是一種清潔、可持續(xù)的能源來(lái)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)可以高效地將間歇性的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為可存儲(chǔ)的氫氣，因而被視為應(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，成為無(wú)偏壓太陽(yáng)能水分解技術(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)研究開(kāi)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。其外觀如同溫暖的琥珀，表面平整光滑，陽(yáng)光穿透時(shí)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(shù)葉’的使命，就像樹(shù)葉將陽(yáng)光、水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為養(yǎng)分，這套系統(tǒng)通過(guò)模擬光合作用，把陽(yáng)光和水變成可儲(chǔ)存的清潔燃料。”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人介紹，半透明硫化銦光陽(yáng)極獨(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。
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(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)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)。(完)