【独家】韩国UNIST开发出高效有机光电极 可利用太阳光制取绿色氢气

摘要：新型光阳极平均光电流密度提高约22%；连续运行稳定性提高约300%。

产联社编译

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8月26日，据韩国蔚山科学技术院（UNIST）消息，该校研究团队与瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员共同开发出一种高性能有机半导体光阳极，可显著提高利用太阳光分解水制取绿色氢气的效率和稳定性。

简单来说，这项技术利用光电极吸收太阳光，再利用获得的能量将水分解，从而制取氢气。光电极的性能和稳定性，是影响制氢效率的重要因素。

传统有机光电极通常将两种不同材料混合在一起，但这种结构容易使电子和空穴在传输过程中重新结合，造成能量损失。同时，电极表面在运行过程中容易受损，影响长期使用。

为解决这些问题，研究团队改变了两种材料的排列方式，不再将它们完全混合，而是先铺设一层受体材料，再在上方铺设一层供体材料，并让两层之间自然形成一个混合区域，从而构建出“准双层”结构。

在这种新结构中，太阳光产生的电子和空穴可以分别向不同方向移动：电子向下方传输，空穴则向与水接触的上方移动。通过让两者“分开走”，可以减少它们在传输过程中重新结合造成的能量损失，从而提高光电极的工作效率。

测试结果显示，新型光阳极的平均光电流密度达到1.75毫安/平方厘米，较传统结构提高约22%。同时，水氧化反应所需的外部驱动电压由0.35伏降至0.15伏，不到此前的一半。这意味着完成相同反应所需的外部电压更低，有助于减少对外部能源的依赖。

除了效率提升，新型光阳极的连续运行稳定性也较传统结构提高约300%。研究团队表示，这是因为新结构能够减少内部关键区域受到的化学损伤，使光电极在持续运行过程中更加稳定。

UNIST教授Jo Han-hee表示，通过调整光阳极薄膜内部两种材料的排列方式，研究团队同时提高了光电极的性能和运行稳定性。由于这种光阳极能够在较低电压下工作，未来有望用于开发无需外部电压、仅依靠太阳光即可制取氢气的装置。

该研究成果已于7月16日在线发表于国际学术期刊《Chemical Engineering Journal》。研究获得韩国科学技术信息通信部旗下韩国研究基金会（NRF）及InnoCORE项目支持。

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