韩国蔚山科学技术院(UNIST)与高丽大学联合研究团队在太阳能制氢领域取得突破性进展,相关成果于2026年1月发表于国际**期刊《Advanced Energy Materials》。该研究由碳中性研究生院金英永教授与高丽大学吴汉英教授共同领导,旨在通过光电化学技术实现水与太阳能直接转化为清洁氢气,摆脱对化石燃料及污染电力的依赖。
光电化学制氢的核心在于利用半导体光电极吸收太阳光,激发电子并驱动水分子分解为氢气和氧气。传统工艺常需依赖昂贵的铂催化剂以降低反应能垒,但有机半导体材料因表面疏水特性,导致催化剂分布不均、易脱落,长期稳定性差,严重制约了其工业化进程。
针对这一瓶颈,研究团队创新设计了一种名为PNDI-NI的新型导电聚合物,作为有机半导体与催化剂之间的中间层。该材料属于共轭聚电解质家族,巧妙结合了亲水与疏水特性,显著改善了表面润湿性,使铂纳米颗粒能够均匀、牢固地锚定在电极表面。同时,聚合物中的碘离子促进了铂离子的化学还原,形成高活性且耐久的催化结构。
实验数据显示,新型光电极的光电流密度达到17.7 mA/cm²,应用偏压光子至电流转换效率(ABPE)高达8.88%,在有机光电极领域创下迄今最高纪录。更重要的是, chronoamperometry测试证实该系统在长时间运行中性能稳定,未出现明显衰减,标志着有机材料已具备迈向工业级应用的潜力。
此外,该技术完全基于液相工艺,可通过类似印刷电子或有机光伏的涂布技术进行大规模生产,有望大幅降低制造成本并实现柔性、大面积器件的制造。研究团队还指出,该策略可拓展至其他非铂催化剂,进一步拓宽应用前景。韩国在有机电子与新能源材料领域起步较早,此次突破有望巩固其在亚洲绿色氢能技术竞争中的领先地位。
对中国企业而言,这一成果提示有机半导体在氢能领域的商业化窗口正在打开,建议关注液相制备工艺与界面工程技术的结合,探索低成本、可规模化制氢新路径,以应对全球碳中和竞争。