近日，中科院合肥物質(zhì)科學研究院固體物理研究所研究員尹華杰團隊，在光熱空氣集水自驅(qū)動生產(chǎn)綠色氫能研究方面取得進展。

質(zhì)子交換膜電解水技術是生產(chǎn)綠氫的主要技術路線之一，因高效率和高純度氫氣輸出而備受關注。但是，質(zhì)子交換膜電解水過程依賴高純水為反應原料，限制其應用。空氣集水作為獲取純凈水的新途徑，有望為綠氫生產(chǎn)過程中的水源短缺問題提供解決方案。

研究人員提出光熱空氣集水-質(zhì)子交換膜電解自驅(qū)動系統(tǒng)，以有序多級孔碳為空氣集水吸附劑，與改裝的電解槽耦合，實現(xiàn)空氣集水-光熱蒸發(fā)-光驅(qū)動電解過程。吸附劑的多級孔結構通過模板法與高溫煅燒構建，再通過表面氧化增強親水性。研究顯示，在40%相對濕度下，可實現(xiàn)0.49升/千克吸附劑/小時的吸水量，即便在20%相對濕度的干旱環(huán)境中，仍能夠保持穩(wěn)定的吸濕與光熱蒸發(fā)性能。在室內(nèi)模擬條件下，該系統(tǒng)在1.65V恒電壓下工作時，綠氫生產(chǎn)速率可達295.5毫升/小時，表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和長期運行可靠性。野外環(huán)境測試結果顯示，該系統(tǒng)無需外部加熱或額外能量輸入，實現(xiàn)了全太陽能驅(qū)動、零碳排放的綠色制氫。

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

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（a）吸附劑在不同相對濕度下的空氣集水性能；（b）室內(nèi)模擬太陽光驅(qū)動實驗；（c）野外觀測實驗

相關研究成果發(fā)表在《先進材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國家自然科學基金等的支持。