將太陽能“鎖”進分子結構：德國科學家開發可循環儲氫系統

德國烏爾姆大學（Ulm University）和耶拿大學（Jena University）的一個研究團隊近日成功開發出一種創新型共聚物電池。該電池能夠將太陽能儲存數天，并在需要時以綠色氫氣的形式釋放出來。根據相關新聞稿，這種共聚物電池的充放電過程可以通過調節 pH 值進行控制，從而實現高效的能量轉換與儲存。

在全球努力減少對化石燃料依賴的背景下，太陽能和風能等可再生能源正被廣泛采用。然而，對于一些對高能量密度有較高需求的領域而言，氫氣作為一種替代能源展現出巨大潛力。氫氣燃燒后只產生水，為高能耗應用提供了一種無碳解決方案。然而，傳統的制氫方法通常伴隨著碳排放，而利用太陽能或風能生產的綠色氫氣則具有更顯著的環保優勢。

為了改進綠色氫氣的生產與儲存，由耶拿大學的烏爾里希·舒伯特和烏爾姆大學的斯文·勞領導的研究團隊將目光投向了共聚物分子。共聚物是由多個有機單元組成的大分子，具有穩定結構并能夠整合特定功能。在這種共聚物電池中，研究人員采用了水溶性共聚物，其增強的氧化還原活性是關鍵功能單元。

在陽光照射下，這種共聚物電池的充電效率可達 80%，并且能夠保持充電狀態數天。在放電過程中，通過加入酸和析氫催化劑，儲存的電子與質子結合釋放出氫氣，效率高達 72%。該基于共聚物的系統具有可逆的氧化還原反應特性，使其在放電后能夠再次充電，并支持多次循環使用。

在這種共聚物電池中，pH 值發揮著雙重作用：既是充放電的“開關”，也是電池電荷狀態的可視化指示器。在放電過程中，酸的存在會使系統顏色由紫色變為黃色；在充電過程中，顏色恢復為紫色，表明電池已準備好釋放氫氣，用于驅動電動汽車或發電等多種應用。

勞在新聞稿中補充說：“該項目在科學上也具有重要意義，因為它將化學中通常聯系較少的不同概念結合在一起，即高分子聚合物化學與光催化。”

舒伯特總結道：“這些成果為開發低成本、可規模化的太陽能儲存技術開辟了新前景——并為實現可持續的、以化學為基礎的能源經濟提供了重要構件。” 相關研究成果已發表在期刊《Nature Communications》上。

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

（素材來自：Nature 全球氫能網、新能源網綜合）