IT之家 9 月 9 日消息，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院官網(wǎng)消息，近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)院固體所尹華杰研究員團(tuán)隊(duì)在光熱空氣集水自驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)綠色氫能領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在 Advanced Materials 上。

據(jù)IT之家了解，綠色氫能被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)“碳中和、碳達(dá)峰”目標(biāo)的重要能源形式。質(zhì)子交換膜電解水（PEMWE）技術(shù)是生產(chǎn)綠氫的主要技術(shù)路線之一，因其高效率和高純度氫氣輸出而備受關(guān)注。然而，PEMWE 過(guò)程嚴(yán)重依賴高純水作為反應(yīng)原料，在缺水地區(qū)限制了其應(yīng)用?？諝饧ˋtmospheric Water Harvesting, AWH）作為獲取純凈水的新興途徑，有望為綠氫生產(chǎn)過(guò)程中的水源短缺問(wèn)題提供可行解決方案。

圖 1. 基于有序多孔碳的空氣集水-質(zhì)子交換膜電解水自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

圖 2.(a) 吸附劑在不同相對(duì)濕度下的空氣集水性能；（b）室內(nèi)模擬太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)；（c）野外觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。

基于此，研究人員提出了一種光熱空氣集水-質(zhì)子交換膜電解自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（圖 1）。該系統(tǒng)以有序多級(jí)孔碳為空氣集水吸附劑，與改裝的電解槽耦合，實(shí)現(xiàn)空氣集水-光熱蒸發(fā)-光驅(qū)動(dòng)電解過(guò)程。吸附劑的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)（微孔-介孔-大孔）通過(guò)模板法與高溫煅燒構(gòu)建，再通過(guò)表面氧化增強(qiáng)親水性。在 40% 相對(duì)濕度下實(shí)現(xiàn) 0.49 升 / 千克吸附劑 / 小時(shí)的吸水量，即便在 20% 相對(duì)濕度的干旱環(huán)境中，仍能保持穩(wěn)定的吸濕與光熱蒸發(fā)性能（圖 2a）。在室內(nèi)模擬條件下（40% 相對(duì)濕度），該系統(tǒng)在 1.65V 恒電壓下工作時(shí)，綠氫生產(chǎn)速率可達(dá) 295.5 毫升 / 小時(shí)，并表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性（圖 2b）。野外環(huán)境測(cè)試結(jié)果顯示（圖 2c），該系統(tǒng)無(wú)需外部加熱或額外能量輸入，真正實(shí)現(xiàn)了全太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)、零碳排放的綠色制氫。