近日，韩国蔚山国立科学技术大学(UNIST)的一个研究团队取得重要突破，推出一种尖端模块化人造叶子，该成果可同时满足高效率、长期稳定性和可扩展性的要求，标志着实现碳中和所必需的绿色氢气生产技术向前迈出关键一步。相关研究发表于《自然通讯》杂志。

此创新系统由能源与化学工程学院的Jae Sung Lee教授、Sang Il Seok教授和Ji - Wook Jang教授共同领导。它模仿自然树叶，仅借助阳光和水就能产生氢气，无需外部电源，且整个过程不会排放二氧化碳，是一种清洁的制氢方法。

与传统的光伏 - 电化学(PV - EC)系统(先发电再制氢)不同，这种人造叶子直接将太阳能转化为化学能，减少了与电阻相关的损耗，还最大限度地降低了安装占地面积。不过，此前低效率、耐用性和可扩展性等方面的挑战，阻碍了其商业化部署。

为解决上述问题，研究团队采用掺杂氯的甲脒三碘化铅(Cl:FAPbI₃)吸收层和对紫外线不敏感的氧化锡(Cl:SnO₂)电子传输层，制作出高性能的1 cm²钙钛矿基光电极。随后，将这些单元组装成4×4阵列，构建出一个可扩展的模块化系统，该系统能够仅利用阳光稳定地制氢。

值得一提的是，整个模块在无偏向的单太阳照射下，实现了11.2%的太阳能到氢的转换效率，超过了被广泛认为是商业可行性基准的10%门槛。

研究团队将这种高性能和稳定性归功于氯掺杂钙钛矿吸收剂、抗紫外线电子传输层和镍铁钴(NiFeCo)催化剂的战略组合。为确保设备的耐用性，他们采用了专门的镍箔和树脂封装技术。通过这些措施，该设备能够连续运行140小时，同时保持其初始性能的99%。

Jae Sung Lee教授强调：“这一成果超越了实验室规模的演示，组件级效率超过10%，这是迈向实际应用的关键里程碑。”他还进一步补充道：“人造叶子可扩展到类似光伏组件的更大面板，标志着我们迈向商业化部署的决定性一步。”

更多信息：Dharmesh Hansora 等人，可扩展且耐用的模块大小人造叶子，太阳能制氢效率超过 10%，《自然通讯》(2025 年)。

此次韩国UNIST研究团队的成果，为绿色氢气生产技术带来了新的希望，有望推动该技术在实际应用中的落地，助力碳中和目标的实现。