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新材料首次將儲(chǔ)能與釋氫合二為一

來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 時(shí)間：2026-03-04 17:10

　　來(lái)自德國(guó)烏爾姆大學(xué)和耶拿大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種新材料，不僅能高效捕獲并儲(chǔ)存太陽(yáng)能，還能按需釋放出氫氣。更妙的是，這個(gè)過(guò)程完全可逆，一個(gè)簡(jiǎn)單的“pH開(kāi)關(guān)”就能讓它恢復(fù)活力，反復(fù)使用。相關(guān)成果已發(fā)表于《自然·通訊》雜志。

　　綠氫作為未來(lái)能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，通常依賴(lài)陽(yáng)光的光催化過(guò)程來(lái)制備。但陽(yáng)光的間歇性一直是其大規(guī)模應(yīng)用的障礙。如今，科學(xué)家首次將儲(chǔ)能與釋氫兩大功能合二為一。

　　團(tuán)隊(duì)研制的是一種水溶性智能高分子材料——一種由不同有機(jī)單元構(gòu)建而成的大分子框架，還具有特殊的氧化還原功能。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，這種材料的“充電”效率超過(guò)80%，且能量能穩(wěn)定儲(chǔ)存數(shù)天之久。

　　當(dāng)需要?dú)錃鈺r(shí)，只需向系統(tǒng)中加入酸和催化劑，儲(chǔ)存的電子便會(huì)立即與質(zhì)子結(jié)合生成氫氣，效率高達(dá)72%。這一切都可在暗室中從容進(jìn)行，無(wú)需陽(yáng)光實(shí)時(shí)照射。反應(yīng)結(jié)束后，通過(guò)中和溶液，系統(tǒng)便能重置，再次捕獲陽(yáng)光，開(kāi)啟新一輪的儲(chǔ)氫放氫循環(huán)。

　　團(tuán)隊(duì)解釋道，其奧妙在于高分子材料中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)是完全可逆的，使得充、儲(chǔ)、放的循環(huán)得以輕松實(shí)現(xiàn)。整個(gè)過(guò)程無(wú)需繁瑣的分離步驟，只需調(diào)節(jié)溶液的酸堿度（pH值）即可。這個(gè)“pH開(kāi)關(guān)”不僅實(shí)用，還極具觀賞性：當(dāng)電池“放電”產(chǎn)氫時(shí)，溶液會(huì)由紫色變?yōu)辄S色；而當(dāng)它重新“充電”完畢，又會(huì)從黃色變回紫色。

　　團(tuán)隊(duì)表示，這種“按需供氫”的新模式，有望為鋼鐵冶煉等需要穩(wěn)定綠色氫源的能源密集型產(chǎn)業(yè)，帶來(lái)全新可能性。這項(xiàng)成果也為開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)高效、可大規(guī)模應(yīng)用的太陽(yáng)能存儲(chǔ)技術(shù)鋪平了道路。（劉霞）

責(zé)任編輯：王奕博