将太阳能“锁”进分子结构：德国科学家开发可循环储氢系统

德国乌尔姆大学（Ulm University）和耶拿大学（Jena University）的一个研究团队近日成功开发出一种创新型共聚物电池。该电池能够将太阳能储存数天，并在需要时以绿色氢气的形式释放出来。根据相关新闻稿，这种共聚物电池的充放电过程可以通过调节 pH 值进行控制，从而实现高效的能量转换与储存。

在全球努力减少对化石燃料依赖的背景下，太阳能和风能等可再生能源正被广泛采用。然而，对于一些对高能量密度有较高需求的领域而言，氢气作为一种替代能源展现出巨大潜力。氢气燃烧后只产生水，为高能耗应用提供了一种无碳解决方案。然而，传统的制氢方法通常伴随着碳排放，而利用太阳能或风能生产的绿色氢气则具有更显著的环保优势。

为了改进绿色氢气的生产与储存，由耶拿大学的乌尔里希·舒伯特和乌尔姆大学的斯文·劳领导的研究团队将目光投向了共聚物分子。共聚物是由多个有机单元组成的大分子，具有稳定结构并能够整合特定功能。在这种共聚物电池中，研究人员采用了水溶性共聚物，其增强的氧化还原活性是关键功能单元。

在阳光照射下，这种共聚物电池的充电效率可达 80%，并且能够保持充电状态数天。在放电过程中，通过加入酸和析氢催化剂，储存的电子与质子结合释放出氢气，效率高达 72%。该基于共聚物的系统具有可逆的氧化还原反应特性，使其在放电后能够再次充电，并支持多次循环使用。

在这种共聚物电池中，pH 值发挥着双重作用：既是充放电的“开关”，也是电池电荷状态的可视化指示器。在放电过程中，酸的存在会使系统颜色由紫色变为黄色；在充电过程中，颜色恢复为紫色，表明电池已准备好释放氢气，用于驱动电动汽车或发电等多种应用。

劳在新闻稿中补充说：“该项目在科学上也具有重要意义，因为它将化学中通常联系较少的不同概念结合在一起，即高分子聚合物化学与光催化。”

舒伯特总结道：“这些成果为开发低成本、可规模化的太阳能储存技术开辟了新前景——并为实现可持续的、以化学为基础的能源经济提供了重要构件。” 相关研究成果已发表在期刊《Nature Communications》上。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-68342-2?utm_source=chatgpt.com

（素材来自：Nature 全球氢能网、新能源网综合）