新華社合肥7月11日電（記者徐海濤）近日，中國科學技術大學教授江俊、趙瑾等學者利用第一性原理計算，提出了首個光解水制氫儲氫一體化的材料體系設計方案，解決了氫能大規模應用最困難的氫氣分離和安全儲運兩大瓶頸問題，具有低成本、通用性、高安全的優點。國際權威學術期刊《自然·通訊》日前發表了該成果。
氫是一種清潔能源，燃燒生成水，不會產生任何污染物，達到環保可再生可持續發展的目標。但幾十年來光解水制氫的發展停滯不前，原因是分離和收集氫氣非常困難，氫氣的存儲安全和儲運成本也是重大挑戰。
針對這些技術難題，我國科研人員從英國諾貝爾獎獲得者安德烈·海姆和中科大吳恒安教授關于石墨烯的研究工作得到啟發，近期設計出一種二維碳氮材料與石墨烯基材料復合的“三明治結構”。
他們將碳氮材料夾在兩層官能團修飾的石墨烯中，這種“三明治結構”可以同時吸收紫外光和可見光，用太陽光能產生激子并裂解出質子，再利用石墨烯的特性將光解水產生的氫氣分子“安全地”保留在三明治復合體系內，實現高儲氫率下的安全儲氫。
這一研究體系同時以較低的成本，巧妙地抑制了光解水制氫的逆反應發生，實現了氫氣的有效提純，是首個安全制氫與儲氫一體化的設計。
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