中新網(wǎng)合肥2月21日電 (記者 吳蘭)記者21日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，中國學(xué)者近日通過研究實(shí)現(xiàn)人工光合作用高效穩(wěn)定制氫，并首次將光電極使用壽命從“小時(shí)級”推進(jìn)至“月級”。
相關(guān)成果日前發(fā)表在國際知名期刊《自然-通訊》(Nature Communications)上。
上述成果由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)孫海定教授團(tuán)隊(duì)、熊宇杰教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合武漢大學(xué)劉勝院士團(tuán)隊(duì)，通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種晶圓級可制造的光電極結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)10.36%的半電池太陽能制氫效率，并在高電流密度下穩(wěn)定產(chǎn)氫超過800小時(shí)。
光電化學(xué)水分解是一種通過陽光和水直接轉(zhuǎn)化為綠色氫氣的技術(shù)，已成為清潔能源領(lǐng)域的重要研究方向。在光電化學(xué)水分解中，光電極的催化活性和長期穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)高效、可靠氫氣生產(chǎn)的關(guān)鍵。
然而，許多傳統(tǒng)光電極材料如硅、金屬氧化物等易發(fā)生光腐蝕與化學(xué)腐蝕，并且催化劑與半導(dǎo)體界面結(jié)合弱，從而限制了光電極的長期耐久性。
針對這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并制備了一種可大規(guī)模生產(chǎn)的新型光電極結(jié)構(gòu)。隨后實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)印證了這一突破性設(shè)計(jì)的優(yōu)勢：在高電流密度下穩(wěn)定產(chǎn)氫超過800小時(shí)，首次將光電極使用壽命從小于100小時(shí)的“小時(shí)級”推進(jìn)至“月級”。
據(jù)介紹，該研究成功突破傳統(tǒng)光電制氫裝置在效率和可靠性上的瓶頸，為下一步規(guī)模化制氫應(yīng)用打下基礎(chǔ)，并有望在能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為全球能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。(完)