中国科学家推动“人工树叶”研发取得新进展

近日，中国科研人员研发了一种高效、稳定的半透明光电阳极器件，能显著提升水氧化反应速率，提高太阳能水分解制氢效率，进一步推动更加高效耐用的“人工树叶”出现。

太阳能是一种清洁、可持续的能源，但存在间歇性的缺点。无偏压太阳能水分解技术利用太阳能直接驱动水分子分解成氢气和氧气，能够高效地将间歇性的太阳能转化为可存储的氢气，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，成为这一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。该器件独特的透明特性，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，有效解决了金属层的不透光效应与光生电子跨界面传输障碍之间的矛盾。该研究成果近期发表在国际学术期刊《自然·通讯》上。

图为无偏压太阳能水分解系统示意图。

实验表明，得益于优异的半透明特性，该器件在完全依靠阳光驱动的独立系统中，实现了5.10%的太阳能—氢能转换效率，创下该类系统最高纪录。

该论文通讯作者、天津大学化工学院教授王拓表示，随着这一技术不断发展优化，更高效、便宜、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，甚至可以在沙漠中建立大型“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。这意味着我们未来开动的汽车、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。”王拓说。