合肥物質院研發光熱空氣集水係統，實現高效自驅動生產綠氫

IT之家 9 月 9 日消息，中國科學院合肥物質科學研究院官網消息，近期，中國科學院合肥物質院固體所尹華傑研究員團隊在光熱空氣集水自驅動生產綠色氫能領域取得新進展。相關研究成果發表在 Advanced Materials 上。

據IT之家了解，綠色氫能被認為是實現“碳中和、碳達峰”目標的重要能源形式。質子交換膜電解水（PEMWE）技術是生產綠氫的主要技術路線之一，因其高效率和高純度氫氣輸出而備受關注。然而，PEMWE 過程嚴重依賴高純水作為反應原料，在缺水地區限製了其應用。空氣集水（Atmospheric Water Harvesting, AWH）作為獲取純淨水的新興途徑，有望為綠氫生產過程中的水源短缺問題提供可行解決方案。

圖 1. 基於有序多孔碳的空氣集水-質子交換膜電解水自驅動係統

圖 2.(a) 吸附劑在不同相對濕度下的空氣集水性能；（b）室內模擬太陽光驅動實驗；（c）野外觀測實驗。

基於此，研究人員提出了一種光熱空氣集水-質子交換膜電解自驅動係統（圖 1）。該係統以有序多級孔碳為空氣集水吸附劑，與改裝的電解槽耦合，實現空氣集水-光熱蒸發-光驅動電解過程。吸附劑的多級孔結構（微孔-介孔-大孔）通過模板法與高溫煆燒構建，再通過表麵氧化增強親水性。在 40% 相對濕度下實現 0.49 升 / 千克吸附劑 / 小時的吸水量，即便在 20% 相對濕度的幹旱環境中，仍能保持穩定的吸濕與光熱蒸發性能（圖 2a）。在室內模擬條件下（40% 相對濕度），該係統在 1.65V 恒電壓下工作時，綠氫生產速率可達 295.5 毫升 / 小時，並表現出優異的循環穩定性和長期運行可靠性（圖 2b）。野外環境測試結果顯示（圖 2c），該係統無需外部加熱或額外能量輸入，真正實現了全太陽能驅動、零碳排放的綠色製氫。