韩国蔚山国立科学技术研究院团队成功研发出一款新型光电化学制氢系统。该系统通过结合太阳能与甘蔗废料中的糠醛，有效降低了制氢过程中的二氧化碳排放量，其效率更是达到了美国能源部商业化基准的四倍。相关研究成果已发表于《自然·通讯》杂志。

氢气，作为备受瞩目的下一代清洁燃料，在燃烧时不会产生温室气体，且能量密度远超汽油，达到其2.7倍。然而，当前主流的制氢工艺依赖于天然气，这一过程中会排放大量二氧化碳。为了应对这一挑战，韩国团队创新性地利用甘蔗废料中提取的糠醛进行制氢，实现了零二氧化碳排放。

该系统采用了独特的“双引擎”产氢机制：一方面，糠醛在铜电极上发生氧化反应，产生氢气的同时，残留物质被转化为高价值的糠酸；另一方面，硅光电极上的水也被分解，产生额外的氢气。这种协同效应使得系统的理论产氢效率大幅提升，实测性能高达1.4毫摩尔/（平方厘米·小时），远超美国能源部设定的0.36毫摩尔/（平方厘米·小时）的标准。

当光电极吸收阳光并激发电子时，制氢过程随即启动。晶体硅光电极因其高光电流密度而备受青睐，但0.6伏的低工作电压限制了其无外接电源下的启动能力。为解决这一问题，研究团队引入了糠醛的氧化反应，平衡了系统电压，从而实现了无外接电源的制氢过程。

此外，该系统还采用了交叉背接触结构，最大限度地降低了光电极内的电压损耗。同时，镍箔-玻璃复合封装结构确保了电极的长期稳定性。这一系列的创新设计不仅提升了制氢效率，也显著增强了系统的经济可行性。

这一突破性的成果为太阳能制氢领域带来了革命性的变化，为抗衡化石燃料制氢提供了强有力的技术支撑。

（文章来源：科技日报）