德國烏爾姆大學(Ulm University)和耶拿大學(Jena University)的一個研究團隊近日成功開發出一種創新型共聚物電池。該電池能夠將太陽能儲存數天,并在需要時以綠色氫氣的形式釋放出來。根據相關新聞稿,這種共聚物電池的充放電過程可以通過調節 pH 值進行控制,從而實現高效的能量轉換與儲存。
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在全球努力減少對化石燃料依賴的背景下,太陽能和風能等可再生能源正被廣泛采用。然而,對于一些對高能量密度有較高需求的領域而言,氫氣作為一種替代能源展現出巨大潛力。氫氣燃燒后只產生水,為高能耗應用提供了一種無碳解決方案。然而,傳統的制氫方法通常伴隨著碳排放,而利用太陽能或風能生產的綠色氫氣則具有更顯著的環保優勢。
為了改進綠色氫氣的生產與儲存,由耶拿大學的烏爾里希·舒伯特和烏爾姆大學的斯文·勞領導的研究團隊將目光投向了共聚物分子。共聚物是由多個有機單元組成的大分子,具有穩定結構并能夠整合特定功能。在這種共聚物電池中,研究人員采用了水溶性共聚物,其增強的氧化還原活性是關鍵功能單元。
在陽光照射下,這種共聚物電池的充電效率可達 80%,并且能夠保持充電狀態數天。在放電過程中,通過加入酸和析氫催化劑,儲存的電子與質子結合釋放出氫氣,效率高達 72%。該基于共聚物的系統具有可逆的氧化還原反應特性,使其在放電后能夠再次充電,并支持多次循環使用。
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在這種共聚物電池中,pH 值發揮著雙重作用:既是充放電的“開關”,也是電池電荷狀態的可視化指示器。在放電過程中,酸的存在會使系統顏色由紫色變為黃色;在充電過程中,顏色恢復為紫色,表明電池已準備好釋放氫氣,用于驅動電動汽車或發電等多種應用。
勞在新聞稿中補充說:“該項目在科學上也具有重要意義,因為它將化學中通常聯系較少的不同概念結合在一起,即高分子聚合物化學與光催化。”
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舒伯特總結道:“這些成果為開發低成本、可規模化的太陽能儲存技術開辟了新前景——并為實現可持續的、以化學為基礎的能源經濟提供了重要構件。” 相關研究成果已發表在期刊《Nature Communications》上。
原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-026-68342-2?utm_source=chatgpt.com
(素材來自:Nature 全球氫能網、新能源網綜合)
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