新材料首次将储能与释氢合二为一

(资料图)

来自德国乌尔姆大学和耶拿大学的研究团队研发出一种新材料，不仅能高效捕获并储存太阳能，还能按需释放出氢气。更妙的是，这个过程完全可逆，一个简单的“pH开关”就能让它恢复活力，反复使用。相关成果已发表于《自然·通讯》杂志。

绿氢作为未来能源转型的关键，通常依赖阳光的光催化过程来制备。但阳光的间歇性一直是其大规模应用的障碍。如今，科学家首次将储能与释氢两大功能合二为一。

团队研制的是一种水溶性智能高分子材料——一种由不同有机单元构建而成的大分子框架，还具有特殊的氧化还原功能。实验数据显示，这种材料的“充电”效率超过80%，且能量能稳定储存数天之久。

当需要氢气时，只需向系统中加入酸和催化剂，储存的电子便会立即与质子结合生成氢气，效率高达72%。这一切都可在暗室中从容进行，无需阳光实时照射。反应结束后，通过中和溶液，系统便能重置，再次捕获阳光，开启新一轮的储氢放氢循环。

团队解释道，其奥妙在于高分子材料中发生的氧化还原反应是完全可逆的，使得充、储、放的循环得以轻松实现。整个过程无需繁琐的分离步骤，只需调节溶液的酸碱度（pH值）即可。这个“pH开关”不仅实用，还极具观赏性：当电池“放电”产氢时，溶液会由紫色变为黄色；而当它重新“充电”完毕，又会从黄色变回紫色。

团队表示，这种“按需供氢”的新模式，有望为钢铁冶炼等需要稳定绿色氢源的能源密集型产业，带来全新可能性。这项成果也为开发经济高效、可大规模应用的太阳能存储技术铺平了道路。