KRISS开创绿色氢时代

氢作为一种清洁高效的能源一直受到人们的关注。然而，氢真的环保吗?现在最常用的氢是从化石燃料中提取的“灰氢”。由于其生产过程伴随着温室气体的产生，可以说灰氢在严格意义上并不环保。零碳排放的“绿氢”时代尚未开启。

韩国标准与科学研究院(KRISS，总裁 Hyun-min Park)展示了具有保护膜的长效高效光电阳极的关键，该光电阳极用于利用太阳能通过水分解产生氢气。有望推动环保型“绿氢”时代的到来。

绿色氢是通过使用可再生能源在没有碳排放的情况下生产的。产生绿色氢的代表性方法是使用直接浸入电解质中并可以吸收阳光的光阳极进行光电化学水分解。结果，光电阳极利用吸收的太阳能直接将接触水分解为氢气和氧气。然而，由于光电阳极与电解质直接接触，因此容易发生表面腐蚀。在表面沉积表面保护涂层以防止表面腐蚀。

通常，氧化物材料如二氧化钛 (TiO2) 用作光阳极的保护膜。尽管氧化物材料是电的不良导体，但当形成用作电荷传输通道的氧缺陷时，可以调节它们的电导率。延长光阳极寿命的关键是开发一种足够耐用的保护膜，以防止电极腐蚀并能够保持最佳的导电性。

KRISS 开发了世界上第一项系统地调节光阳极二氧化钛 (TiO2) 保护膜中氧缺陷水平的技术，以最大限度地提高制氢效率。为了探索氧缺陷在电荷转移机制中的作用，研究团队利用 X 射线光电子能谱和电化学分析确定了使光阳极寿命和氢气产量最大化的最佳缺陷水平

与过去依赖于制造过程中保护膜中自发形成的氧缺陷的研究不同，本研究提出了一种直接生产方法，可以控制氧缺陷的水平，从而实现大规模生产。根据实验结果，没有保护膜的光阳极在一小时内出现了寿命的快速退化，导致制氢效率与初始状态相比下降到 20% 以下。另一方面，具有优化保护膜的光电阳极即使在 100 小时后仍能保持 85% 以上的产氢效率。

这一成就有可能提高光阳极的效率和寿命，并可应用于其他依赖光阳极的清洁技术。利用太阳能捕获二氧化碳并将其转化为化学能源的人工光合作用技术就是其中一个例子。

KRISS 跨学科材料测量研究所首席研究员 Ansoon Kim 博士说：“这种方法可以将光电阳极的寿命提高大约 10 倍，并对绿色氢的商业化做出重大贡献。”

KRISS 计划进行进一步的研究，以揭示最佳的氧缺陷水平和最大限度延长光阳极寿命的基本原理。