來自德國烏爾姆大學(xué)和耶拿大學(xué)的研究團(tuán)隊研發(fā)出一種新材料，不僅能高效捕獲并儲存太陽能，還能按需釋放出氫氣。更妙的是，這個過程完全可逆，一個簡單的“pH開關(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。

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

團(tuán)隊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。實驗數(shù)據(jù)顯示，這種材料的“充電”效率超過80%，且能量能穩(wěn)定儲存數(shù)天之久。

當(dāng)需要?dú)錃鈺r，只需向系統(tǒng)中加入酸和催化劑，儲存的電子便會立即與質(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，無需陽光實時照射。反應(yīng)結(jié)束后，通過中和溶液，系統(tǒng)便能重置，再次捕獲陽光，開啟新一輪的儲氫放氫循環(huán)。

團(tuán)隊解釋道，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、放的循環(huán)得以輕松實現(xiàn)。整個過程無需繁瑣的分離步驟，只需調(diào)節(jié)溶液的酸堿度(pH值)即可。這個“pH開關(guān)”不僅實用，還極具觀賞性：當(dāng)電池“放電”產(chǎn)氫時，溶液會由紫色變?yōu)辄S色;而當(dāng)它重新“充電”完畢，又會從黃色變回紫色。

團(tuán)隊表示，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)，帶來全新可能性。這項成果也為開發(fā)經(jīng)濟(jì)高效、可大規(guī)模應(yīng)用的太陽能存儲技術(shù)鋪平了道路。