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嗨，我是小玖。

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今天要帶大家認(rèn)識一項可能徹底重塑全球能源版圖的前沿科技。

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我們終于可以把太陽的能量像飲品一樣封裝進容器中，即便身處深夜或陰雨綿綿的日子，只需輕輕“開啟瓶蓋”，就能釋放出清潔動力。

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這并非來自未來幻想片的情節(jié)，而是已經(jīng)落地的科研成果，精準(zhǔn)擊中了太陽能應(yīng)用中最棘手的核心瓶頸。

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太陽能的“甜蜜煩惱”

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在全球邁向低碳轉(zhuǎn)型的大背景下，太陽能無疑是可再生能源陣營中的耀眼明星。

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它零排放、無污染，且地球每秒鐘接收的太陽輻射能量，相當(dāng)于燃燒約500萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤所產(chǎn)生的熱值，稱其為“永不枯竭”也毫不為過。

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不過小玖想問問各位朋友，你家屋頂上的光伏板到了夜晚還能繼續(xù)發(fā)電嗎？答案顯然是不能。

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這正是太陽能面臨的最大軟肋——供電具有明顯的間歇性與波動性。

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白天陽光充沛時電力過剩，夜間用電高峰卻無電可用，供需錯配問題長期存在。

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目前主流應(yīng)對策略是搭配鋰電池進行儲能，但這類電池不僅價格昂貴，使用壽命有限，退役后的回收處理也是一大環(huán)境挑戰(zhàn)，難以支撐大規(guī)模普及。

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更關(guān)鍵的是，太陽能資源富集區(qū)多集中在荒漠戈壁地帶，而主要用電負荷卻分布在東部城市，遠距離輸電意味著巨大的能量損耗，成為制約清潔能源高效利用的關(guān)鍵障礙。

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或許有人會提出：為什么不直接用太陽能制取氫氣呢？

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理論上可行。傳統(tǒng)光催化技術(shù)確實能將光能轉(zhuǎn)化為氫能儲存，但它有一個根本性缺陷。

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必須依賴持續(xù)光照才能驅(qū)動反應(yīng)，“曬著才產(chǎn)”，一旦云層遮擋或日落西山，反應(yīng)立即中斷。

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這種方式不僅需要建設(shè)復(fù)雜的即時儲氫系統(tǒng)，還要面對氫氣運輸過程中的泄漏風(fēng)險、爆炸隱患以及高昂的基礎(chǔ)設(shè)施投入，無法實現(xiàn)跨時間、跨地域的靈活調(diào)配。

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因此，如何以低成本、高效率的方式把太陽能“存得住、運得走”，一直是科學(xué)界夢寐以求攻克的技術(shù)高地。

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而這一次的研究突破，帶來了一個令人振奮的新路徑。

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兩種廉價材料，讓陽光變“藍色燃料”

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小玖深入梳理了這項創(chuàng)新技術(shù)，發(fā)現(xiàn)其設(shè)計邏輯極為精妙。

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不再執(zhí)著于“實時轉(zhuǎn)化”，而是將太陽能的捕獲和能量釋放拆分為兩個獨立環(huán)節(jié)。

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就像先將雨水收集進蓄水箱，等到需要時再打開閥門使用，完全擺脫了對即時日照條件的依賴。

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實現(xiàn)這一“能量緩存”機制的關(guān)鍵，在于兩種價格低廉且已實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)的基礎(chǔ)材料。

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第一種是石墨相氮化碳，一種呈亮黃色的粉末狀物質(zhì)，因其出色的半導(dǎo)體性能在材料學(xué)領(lǐng)域早有盛名。

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在這個體系中，它充當(dāng)“光能捕手”的角色，專門吸收可見光波段的能量，并將其激發(fā)為高活性電子。

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真正體現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新的是第二種材料——偏鎢酸銨，由鎢原子與氧原子構(gòu)成的納米級團簇結(jié)構(gòu)，在微觀尺度上宛如無數(shù)個微型“能量銀行”。

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當(dāng)這兩種材料共同分散在含有微量甲醇的水溶液中，并接受藍光照射時，奇妙的變化開始發(fā)生。

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石墨相氮化碳生成的高能電子并未如常規(guī)那樣迅速衰減消失，而是被偏鎢酸銨的納米團簇迅速捕捉并穩(wěn)定封存。

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最直觀的現(xiàn)象是，隨著電子不斷積累，原本淡黃的溶液逐漸轉(zhuǎn)為深邃的藍色，這意味著無形的陽光已被成功轉(zhuǎn)化為可儲存的化學(xué)能，穩(wěn)穩(wěn)地鎖進了這瓶“液態(tài)陽光”之中。

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小玖認(rèn)為這一點尤為驚艷，因為傳統(tǒng)光催化系統(tǒng)最大的技術(shù)難關(guān)就是光生電子極易復(fù)合失活，而該方案通過材料間的協(xié)同作用，從根本上破解了這一難題。

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更令人驚喜的是其能量釋放效率。

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實驗顯示，將這瓶充滿能量的藍色液體置于全黑環(huán)境中，僅需加入少量鉑碳催化劑，即可快速觸發(fā)氫氣生成反應(yīng)。

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即使在戶外真實光照條件下完成充電后，進入黑暗階段的產(chǎn)氫速率仍可達每小時每克954微摩爾，展現(xiàn)出卓越的實用性潛力。

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如此高效的性能表現(xiàn)，得益于兩種材料在能級匹配與電子轉(zhuǎn)移路徑上的高度契合。

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當(dāng)然，這項技術(shù)尚處于實驗室驗證階段，距離全面商業(yè)化仍有諸多挑戰(zhàn)待解。

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例如當(dāng)前體系需添加甲醇作為電子供體，尚不能直接裂解純水，在環(huán)保性和經(jīng)濟性方面仍有優(yōu)化空間。

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此外，目前儲能時長僅限數(shù)小時級別，若要滿足工業(yè)級需求，比如實現(xiàn)跨季節(jié)的能量調(diào)峰，還需進一步驗證電子在長期存放中的穩(wěn)定性與損耗控制。

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盡管如此，這項突破無疑打開了一扇全新的可能性之門。

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未來我們或?qū)⒄嬲龑崿F(xiàn)“把陽光裝進瓶子帶走”，讓綠色能源不再受制于晝夜交替與天氣變化，隨時隨地為人類所用。

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信息來源

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中國科普博覽2024-07-03李燦院士：把陽光變成液體

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中國能源報2024-04-20中國科學(xué)院院士李燦：發(fā)展“液態(tài)陽光”可實現(xiàn)“一箭三雕”

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央視新聞2025-07-25全釋硬科技丨“液態(tài)陽光”造白糖 變廢為寶的甜蜜出路

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光明網(wǎng)2025-03-07新突破！我國科研團隊解鎖太陽能電池“長壽密碼”

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