本报讯（通讯员赵晖 记者陈彬）天津大学新能源化工团队在无偏压光电化学水分解制氢领域取得重要研究成果。他们开发了一种高效、稳定的半透明光电阳极器件，能显著提升水氧化反应速率，提高太阳能水分解制氢效率，有望进一步推动更加高效耐用的“人工树叶”研究，相关研究近日发表于《自然-通讯》。

所谓“人工树叶”，即由该团队设计、研发的一种高度集成的光电化学器件，其本质是一种光电化学反应器，可以模拟自然界中的绿叶，利用太阳光，在常温、常压的条件下将二氧化碳转化为醇类、烃类等重要化工原料。

据悉，随着能源危机和环境污染问题日益严峻，太阳能作为清洁、可持续的能源，逐渐成为解决问题的关键。无偏压太阳能水分解技术可以利用太阳能直接驱动水分子分解成氢气和氧气。然而，光电阳极水氧化反应速率较慢，限制了整体水分解的效率，成为无偏压太阳能水分解技术发展的瓶颈之一。

为此，新能源化工团队研发了一种高效、稳定的半透明光电阳极器件——半透明硫化铟光阳极。该器件独特的透明特性，在显著提升水氧化反应速率的同时，允许部分阳光穿透到达光电阴极，减少太阳光的无效能量损耗，从而有效化解了金属层的不透光效应与光生电子跨界面传输障碍之间的矛盾。

实验表明，得益于优异的半透明特性，该器件在完全依靠阳光驱动的独立系统中，实现了5.10%的太阳能-氢能转换效率，创下该类系统纪录。此前，采用硅基光电阴极与全无机光电阳极的无偏压光电化学水分解系统，其太阳能-氢能转换效率尚未突破5%大关。这一突破证明，纯无机半透明光电阳极的串联光电化学器件，在太阳能制氢领域具有巨大的应用潜力。

该成果不仅为半透明光电阳极的设计提供了创新性解决方案，还为未来开发多组分串联光电极开辟了新的研究思路。随着这一技术的不断发展和优化，更高效、更便宜、更耐用的“人工树叶”有望出现。它们未来可以充分利用各种空地资源，建立大型“阳光制氢站”。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41467-025-60444-7