记者17日从天津大学获悉，该校化工学院新能源化工团队在国际上首次实现无偏压太阳能水分解制氢效率突破5%大关，其研发的半透明光电阳极器件能显著提升水氧化反应速率，以5.10%的太阳能-氢能转换效率创下该领域最高纪录，为解决清洁能源制取难题提供关键技术支撑。相关成果近日发表于国际权威期刊《自然·通讯》。
太阳能是一种清洁、可持续的能源来源，但存在间歇性的缺点。无偏压太阳能水分解技术可以高效地将间歇性的太阳能转化为可存储的氢气，因而被视为应对能源危机与环境污染的潜在解决路径之一。然而，由于光电阳极水氧化反应速率较慢，限制了整体水分解的效率，成为无偏压太阳能水分解技术发展的瓶颈之一。
面对这一难题，天津大学化工学院新能源化工团队研究开发了一种高效、稳定的半透明光电阳极器件——半透明硫化铟光阳极。其外观如同温暖的琥珀，表面平整光滑，阳光穿透时表面持续析出氧气气泡，与之相连的阴极则释放出高纯度氢气。
“我们赋予它‘人工树叶’的使命，就像树叶将阳光、水和二氧化碳转化为养分，这套系统通过模拟光合作用，把阳光和水变成可储存的清洁燃料。”团队负责人介绍，半透明硫化铟光阳极独特的透明特性，在显著提升水氧化反应速率的同时，还能允许部分阳光穿透到达光电阴极，减少太阳光的无效能量损耗。
据介绍，随着这一技术的不断发展和优化，更高效、更便宜、更耐用的“人工树叶”有望出现。它们可能覆盖在建筑物的外墙或屋顶上，甚至在沙漠中建立大型“阳光制氢站”。太阳能水分解技术有望在未来成为氢能生产的重要途径，进一步推动清洁能源的广泛应用。这意味着我们未来使用的能源将可能源自阳光和水的“人工光合作用”，真正实现绿色循环。
