中新網天津6月18日電(記者 孫玲玲)記者17日從天津大學獲悉，該校化工學院新能源化工團隊在國際上首次實現無偏壓太陽能水分解制氫效率突破5%大關，其研發的半透明光電陽極器件能顯著提升水氧化反應速率，以5.10%的太陽能-氫能轉換效率創下該領域最高紀錄，為解決清潔能源制取難題提供關鍵技術支撐。相關成果近日發表于國際權威期刊《自然·通訊》。
太陽能是一種清潔、可持續的能源來源，但存在間歇性的缺點。無偏壓太陽能水分解技術可以高效地將間歇性的太陽能轉化為可存儲的氫氣，因而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，成為無偏壓太陽能水分解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究開發了一種高效、穩定的半透明光電陽極器件——半透明硫化銦光陽極。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、水和二氧化碳轉化為養分，這套系統通過模擬光合作用，把陽光和水變成可儲存的清潔燃料。”團隊負責人介紹，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。
據介紹，隨著這一技術的不斷發展和優化，更高效、更便宜、更耐用的“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。(完)