“人工树叶”终于打开走向商用之门！UNIST研究团队开发成功
高效率高耐久人工光合作用模块开发成功
利用太阳能制备绿色氢气的“人工树叶”技术
有研究结果显示，大幅提升了将太阳能直接转化为氢能的人工光合作用技术的商业化可能性。
研究团队开发出了同时满足高效率、长期稳定性和可扩展性的人工树叶模块。外界评价认为，这是面向实现碳中和的绿色氢气制备技术取得的一项重大进展。
蔚山科学技术院（UNIST）能源化学工程系的 Lee Jaesung、Seok Sangil、Jang Jiuk 教授团队开发出了兼具高效率、高耐久性和大面积可扩展性（scalability）的“模块化人工树叶”。
研究团队，右起为 Professor Lee Jaeseong，第一作者 Dr. Dharmesh Hansora，第一作者研究员 Noh Eunseo，第一作者 Dr. Rashmi Mehrotra，Professor Jang Jiuk，Dr. Byun Ujin。UNIST提供
View original image“人工树叶”是一种像自然树叶一样仅利用阳光和水就能制氢的技术，无需额外外部电力，在制氢过程中也不排放二氧化碳，是一种绿色制氢方式。与传统的太阳能电池基础电解方式（光伏-电解，PV-EC）不同，该技术省略了发电步骤，直接将光能转化为化学能，因此因系统间电阻产生的损失较小，还可以减少安装面积。但由于效率低、耐久性不足以及规模放大时的可扩展性问题，其商业化一直受到限制。
研究团队利用钙钛矿基太阳光吸收层和镍-铁-钴催化剂，制备出了以每平方厘米为单位的高效光电极，并将其扩展为 4×4 阵列，开发出模块化人工树叶。该模块无需外接电源，仅依靠太阳光就能稳定制氢，在整个模块层面实现了太阳能制氢转化效率（Solar to Hydrogen Efficiency，STH）11.2%。
据说明，这是迄今为止报道的人工树叶中最高水平之一，并且在模块尺度上达到了商业化所需的 10%以上效率，这一点具有重要意义。
研究团队指出，实现高效率和高稳定性的原因在于采用了掺氯钙钛矿吸光层（Cl:FAPbI₃）、抗紫外线性能优异的电子传输层（Cl:SnO₂）以及催化层（NiFeCo）的组合。
此外，为防止电极因暴露在水分中受损，团队采用了特殊镍箔和树脂封装技术，使其在连续运行 140 小时后仍能保持初始性能的 99%。
Lee Jaesung 教授表示：“此次成果不仅是在实验室中实现高效制氢，更重要的是，在可实际应用于现场的模块化人工光合作用装置上达成了商业化标准——10%以上的效率，意义重大。”他强调说：“像太阳能电池板一样，还可以扩展为大面积人工树叶面板，在走向商业化方面取得了决定性进展。”
本研究发表于国际顶级学术期刊《Nature Communications》（影响因子：14.7），刊登日期为 2025年5月6日。研究得到了科学技术信息通信部主导的气候变化应对项目、BrainLink 项目以及基础科学研究院（IBS）基础科学研究支援项目等的资助。
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