德國烏爾姆大學和耶拿大學的研究團隊最近成功開發(fā)了一款創(chuàng)新的共聚物電池，這種電池能夠?qū)⑻柲軆Υ鏀?shù)日，并在需要時以綠色氫氣的形式釋放能量。根據(jù)相關(guān)新聞稿，這款共聚物電池的充放電過程可以通過調(diào)節(jié)pH值來控制，實現(xiàn)高效的能量轉(zhuǎn)換與存儲。

在全球努力減少化石燃料依賴的背景下，太陽能和風能等可再生能源正得到廣泛應用。然而，對于某些高能量密度需求的領(lǐng)域，氫氣作為一種替代能源展現(xiàn)出較大潛力。它燃燒后僅產(chǎn)生水，為能源密集型應用提供了無碳解決方案。但傳統(tǒng)氫氣生產(chǎn)方式往往伴隨碳排放，而綠色氫氣則通過太陽能或風能生產(chǎn)，更具環(huán)保優(yōu)勢。

為了改進綠色氫氣的生產(chǎn)與存儲，耶拿大學的烏爾里希·舒伯特和烏爾姆大學的斯文·勞帶領(lǐng)團隊轉(zhuǎn)向共聚物分子。共聚物是由多種有機單元構(gòu)成的大分子，具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)并可集成特定功能。在這款共聚物電池中，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(guān)鍵功能單元。

當暴露在陽光下時，該共聚物電池的充電效率可達80%，并能保持充電狀態(tài)多天。放電時，通過添加酸和析氫催化劑，儲存的電子與質(zhì)子結(jié)合釋放氫氣，此過程效率高達72%。這種基于共聚物的系統(tǒng)具有可逆的氧化還原反應，放電后可重新充電，支持多次循環(huán)使用。

pH值在該共聚物電池中扮演雙重角色：既是充放電的開關(guān)，也是充電狀態(tài)的視覺指示器。放電時，酸的存在使系統(tǒng)顏色從紫色變?yōu)辄S色;充電時，顏色恢復為紫色，表明電池已就緒，可釋放氫氣供多種用途，如驅(qū)動電動汽車或生產(chǎn)清潔電力。

“該項目還具有科學意義，因為它結(jié)合了化學領(lǐng)域中通常很少有接觸點的不同概念：即大分子聚合物化學和光催化，”勞在新聞稿中補充道。

“這些結(jié)果為成本效益高、可擴展的太陽能存儲技術(shù)開辟了新前景——并為實現(xiàn)可持續(xù)的、基于化學的能源經(jīng)濟提供了重要構(gòu)建模塊，”舒伯特總結(jié)道。相關(guān)研究成果已發(fā)表在《自然通訊》雜志上。