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“該成果有潛力成為甲醇加氫站的綠色能源供給裝置，為新能源汽車提供氫氣。室外實驗結果顯示，6m2的太陽光輻照面積下，一天產氫量可達23.27m3，具有直接工業化應用的潛力。在一個標準太陽光輻照下，該系統能將CuZnAl二維催化劑加熱至305°C，甲醇重整制氫的速率高達310mmol g-1 h-1，太陽能-氫能轉換效率達30.1%，是目前文獻報道的光催化產氫效率的6倍。”河北大學物理學院研究員李亞光表示。

近日，該團隊在(zai)光熱催化制(zhi)氫方面取得(de)重要進展(zhan)，他們提出了(le)一(yi)種普適策略，核(he)心思想是基(ji)于異質結(jie)構提高光熱材料的輻照溫度。據此，李亞光構建(jian)出一(yi)個新(xin)型光熱系統(tong)，讓室外太(tai)陽光驅動甲醇的規模化重整制(zhi)氫得(de)以實(shi)現(xian)。

6㎡光照面積下，一天產氫量達23.27m3

其(qi)表(biao)示，實現自(zi)然光(guang)(guang)熱(re)(re)催化是領域內(nei)的(de)核(he)心(xin)問題，關鍵在于提升(sheng)光(guang)(guang)熱(re)(re)材料的(de)太陽光(guang)(guang)輻照溫(wen)度(du)。在該(gai)研究中，他將光(guang)(guang)學工(gong)程的(de)“光(guang)(guang)譜(pu)選擇吸收(shou)策(ce)略”引入光(guang)(guang)熱(re)(re)催化領域，突破(po)了自(zi)然光(guang)(guang)輻照下光(guang)(guang)熱(re)(re)材料溫(wen)度(du)低的(de)瓶頸問題。

上述新(xin)型光熱(re)(re)(re)系統(tong)，正是他所采(cai)取(qu)的(de)主要技(ji)術手段。該系統(tong)的(de)原理(li)在于，通(tong)過(guo)窄帶隙半導(dao)體和紅(hong)外反射材料構成(cheng)異質(zhi)結(jie)構，去(qu)實(shi)現光熱(re)(re)(re)材料的(de)高(gao)效光吸收和低(di)紅(hong)外輻(fu)射。隨后，即可利用該策(ce)略制備成(cheng)自然太陽光輻(fu)照(zhao)下產生的(de)高(gao)溫熱(re)(re)(re)源，從而實(shi)現高(gao)效光熱(re)(re)(re)催化反應。

本次研究的(de)(de)大背(bei)景在于，化石能源(yuan)(yuan)是當前人類生(sheng)活的(de)(de)主要能量來源(yuan)(yuan)，并且其需求正在急劇增加(jia)，但(dan)它的(de)(de)使用也導致(zhi)環境(jing)污染和CO?排(pai)放等問(wen)題。光驅動的(de)(de)催化反應，以太(tai)陽光為能量來源(yuan)(yuan)去驅動催化反應，可(ke)以很(hen)好地解決上述(shu)問(wen)題。

經過(guo)多年的發展，光(guang)(guang)驅動的催化(hua)反應已經包括光(guang)(guang)伏電催化(hua)、光(guang)(guang)催化(hua)以(yi)及光(guang)(guang)熱催化(hua)等。其(qi)中，憑借飽和光(guang)(guang)吸收和易于工(gong)業化(hua)的特(te)點(dian)，光(guang)(guang)熱催化(hua)得到了廣泛關(guan)注。

（來源(yuan)：Nature Communications）

雖然已經(jing)過長久發展，但光(guang)熱催(cui)化在(zai)自然光(guang)輻(fu)(fu)照(zhao)下(xia)，仍面臨溫度較低的(de)瓶頸問題。工(gong)業催(cui)化的(de)工(gong)作溫度一般在(zai)200℃以上，而催(cui)化劑(ji)在(zai)自然光(guang)輻(fu)(fu)照(zhao)下(xia)的(de)溫度普遍低于70℃，由于在(zai)自然光(guang)輻(fu)(fu)照(zhao)下(xia)的(de)催(cui)化劑(ji)溫度過低，因此不能驅(qu)動工(gong)業催(cui)化。

另(ling)據悉，當(dang)前光(guang)(guang)熱(re)(re)催(cui)化(hua)需要采用(yong)輔(fu)助加熱(re)(re)、或增加光(guang)(guang)輻照強度(du)(du)，來提升催(cui)化(hua)劑溫度(du)(du)。但這兩種措施都(dou)會帶來巨大(da)成(cheng)本和(he)能源消耗，導致光(guang)(guang)熱(re)(re)催(cui)化(hua)無(wu)法(fa)投入應用(yong)。所以在(zai)低密度(du)(du)室外太陽光(guang)(guang)輻照下，去提升光(guang)(guang)熱(re)(re)材料的光(guang)(guang)熱(re)(re)溫度(du)(du)，既(ji)是(shi)研究熱(re)(re)點(dian)、也是(shi)現實工業需求。

為了提高光(guang)(guang)熱(re)材料(liao)(liao)在(zai)太陽光(guang)(guang)輻照(zhao)下的溫度，人們(men)普遍(bian)采用提高光(guang)(guang)吸(xi)收(shou)和降低熱(re)傳導的策略。如石墨烯 ZIFs的材料(liao)(liao)，該材料(liao)(liao)具有98%光(guang)(guang)譜吸(xi)收(shou)效率、以及0.2W mK-1的低熱(re)傳導，在(zai)一個標準太陽光(guang)(guang)輻照(zhao)下的溫度為120°C，同(tong)時也是目前文獻報道(dao)的最大值，但這一溫度仍然難以驅(qu)動大多數催化反(fan)應。

（來源(yuan)：Nature Communications）

綜上，這些(xie)策略(lve)均無(wu)法解決光(guang)熱材(cai)料(liao)輻(fu)(fu)(fu)照溫(wen)(wen)度(du)較低(di)的(de)瓶頸問題。從工(gong)程角度(du)來說，材(cai)料(liao)的(de)熱耗(hao)散不僅有熱傳(chuan)導，還(huan)有紅(hong)外輻(fu)(fu)(fu)射。而且材(cai)料(liao)的(de)溫(wen)(wen)度(du)越(yue)高，紅(hong)外輻(fu)(fu)(fu)射所占的(de)熱耗(hao)散比例越(yue)高。據了解，材(cai)料(liao)在高溫(wen)(wen)時的(de)主(zhu)要熱耗(hao)散來自紅(hong)外輻(fu)(fu)(fu)射。同時在光(guang)輻(fu)(fu)(fu)照下，紅(hong)外輻(fu)(fu)(fu)射也是阻礙材(cai)料(liao)溫(wen)(wen)度(du)升高的(de)主(zhu)要原因。

由斯(si)特(te)藩-玻爾茲(zi)曼定律可知，材料的紅外(wai)輻射與溫(wen)度的四次方(fang)成正(zheng)比。李亞(ya)光(guang)和(he)團隊的此前論(lun)文指(zhi)出，當黑色光(guang)熱材料在一個(ge)標準(zhun)太(tai)陽光(guang)（1kWm2）輻照下的溫(wen)度為200℃時，其熱耗散為2.27kWm2，遠(yuan)遠(yuan)高于(yu)光(guang)能量輸入，顯然材料不(bu)能維持200℃的溫(wen)度。

而(er)紅外(wai)(wai)輻(fu)(fu)射(she)(she)是(shi)材料(liao)的(de)本質(zhi)特征，只要存在溫度(du)差(cha)，物(wu)體時刻會向外(wai)(wai)界發出熱輻(fu)(fu)射(she)(she)。基爾霍夫定律(lv)指出，一(yi)個物(wu)體對紅外(wai)(wai)光的(de)吸收(shou)比越(yue)大，它的(de)輻(fu)(fu)射(she)(she)強(qiang)(qiang)度(du)也就越(yue)大，即(ji)紅外(wai)(wai)吸收(shou)越(yue)強(qiang)(qiang)的(de)物(wu)體、其紅外(wai)(wai)發射(she)(she)也越(yue)強(qiang)(qiang)。

圖|黑色材料(liao)的吸光特性及紅外(wai)輻射（來源：Nature Communications）

太(tai)陽光(guang)(guang)(guang)譜(pu)的(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)，主要集中(zhong)在紫外(wai)(wai)-可(ke)(ke)見(jian)-近紅(hong)(hong)外(wai)(wai)波(bo)段，而遠紅(hong)(hong)外(wai)(wai)波(bo)段的(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)則很少。如(ru)果材料(liao)(liao)不吸收(shou)紅(hong)(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)，或者說盡可(ke)(ke)能(neng)少地吸收(shou)紅(hong)(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)(guang)，如(ru)此(ci)就能(neng)減少紅(hong)(hong)外(wai)(wai)輻射(she)。但也(ye)要對紫外(wai)(wai)-可(ke)(ke)見(jian)-近紅(hong)(hong)外(wai)(wai)波(bo)段進行(xing)高效(xiao)(xiao)吸收(shou)，才能(neng)達到吸收(shou)太(tai)陽光(guang)(guang)(guang)譜(pu)能(neng)量(liang)的(de)(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)果，即讓“光(guang)(guang)(guang)譜(pu)選擇吸收(shou)策(ce)略”在提(ti)升材料(liao)(liao)太(tai)陽光(guang)(guang)(guang)吸收(shou)的(de)(de)(de)(de)同(tong)時，還能(neng)降低材料(liao)(liao)熱(re)輻射(she)。出于該目的(de)(de)(de)(de)，李亞(ya)光(guang)(guang)(guang)將窄帶隙的(de)(de)(de)(de)吸光(guang)(guang)(guang)材料(liao)(liao)和紅(hong)(hong)外(wai)(wai)反射(she)材料(liao)(liao)構(gou)成異質(zhi)結構(gou)，從而去優化(hua)光(guang)(guang)(guang)熱(re)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)太(tai)陽光(guang)(guang)(guang)吸收(shou)和紅(hong)(hong)外(wai)(wai)輻射(she)。

近(jin)日，相關(guan)論文以《光熱(re)(re)材料的(de)(de)通用異質結構策略(lve)用于(yu)可規模化的(de)(de)太陽能光熱(re)(re)制氫》（General heterostructure strategy of photothermal materials for scalable solar-heating hydrogen production without the consumption of artificial energy）為題(ti)，發(fa)表在Nature Communications上，李亞光擔(dan)任第一(yi)作(zuo)者兼通訊作(zuo)者。

圖(tu)|相關論文（來(lai)源：Nature Communications）

學科交叉有時會催生革命性進展

具體來說(shuo)，該(gai)團隊選擇碲化鉍（Bi2Te3）為吸(xi)光材(cai)料(liao)，原因在于它是典型的窄(zhai)帶隙光熱材(cai)料(liao)，能(neng)有效(xiao)吸(xi)收太陽光譜能(neng)量(liang)并轉(zhuan)化為熱能(neng)。

另外，還需減少紅(hong)外發射(she)，為(wei)此他們選擇具(ju)有(you)強烈(lie)紅(hong)外輻射(she)反(fan)射(she)能力的金屬銅作為(wei)基底，這樣就能產生以(yi)碲化鉍和紅(hong)外反(fan)射(she)材(cai)料銅構(gou)成的異質結構(gou)。

同時(shi)，為(wei)(wei)減少材料的(de)熱(re)傳導，李亞光(guang)(guang)將其進(jin)行(xing)真空封裝。最(zui)終碲化(hua)鉍/銅(tong)能(neng)吸收89%的(de)太陽光(guang)(guang)譜(pu)能(neng)量，紅外(wai)輻(fu)射(she)也變為(wei)(wei)純(chun)碲化(hua)鉍的(de)1/20。在(zai)一(yi)個(ge)標準(zhun)太陽光(guang)(guang)輻(fu)照(zhao)(zhao)下，純(chun)碲化(hua)鉍粉末(mo)的(de)輻(fu)照(zhao)(zhao)溫(wen)度(du)(du)為(wei)(wei)93°C，而碲化(hua)鉍/銅(tong)異質(zhi)結(jie)構的(de)溫(wen)度(du)(du)達到(dao)317°C，這一(yi)溫(wen)度(du)(du)遠超(chao)過目前光(guang)(guang)熱(re)材料在(zai)一(yi)個(ge)標準(zhun)太陽光(guang)(guang)輻(fu)照(zhao)(zhao)下的(de)最(zui)高溫(wen)度(du)(du)：120°C。

為什么(me)要選擇窄(zhai)(zhai)帶(dai)(dai)隙(xi)的(de)光(guang)熱(re)材料(liao)呢(ni)？主(zhu)要原因有二：其(qi)一，窄(zhai)(zhai)帶(dai)(dai)隙(xi)半(ban)導體的(de)禁帶(dai)(dai)寬度低于0.2eV，不僅能(neng)高效吸收(shou)太陽光(guang)，還(huan)能(neng)進行(xing)高效的(de)光(guang)熱(re)轉(zhuan)換。由于太陽光(guang)譜中絕大(da)部(bu)分(fen)光(guang)子能(neng)量大(da)于0.5eV，窄(zhai)(zhai)帶(dai)(dai)隙(xi)半(ban)導體幾乎(hu)能(neng)吸收(shou)所有的(de)太陽光(guang)子。與此同時(shi)，窄(zhai)(zhai)帶(dai)(dai)隙(xi)材料(liao)的(de)能(neng)帶(dai)(dai)缺陷很復雜(za)，這會使得(de)吸收(shou)光(guang)子的(de)大(da)部(bu)分(fen)能(neng)量以熱(re)能(neng)的(de)形式釋放。而深能(neng)級的(de)空穴，也是會先弛(chi)豫到價帶(dai)(dai)頂和導帶(dai)(dai)底的(de)電(dian)子復合(he)，最終把多余能(neng)量以熱(re)能(neng)形式釋放。其(qi)二，窄(zhai)(zhai)帶(dai)(dai)隙(xi)半(ban)導體薄(bo)膜工(gong)藝成(cheng)熟，可(ke)以降低制(zhi)備成(cheng)本，易于工(gong)業化。

李亞光指出，既然由碲化(hua)鉍(bi)/銅(tong)構成的(de)(de)異質(zhi)結(jie)構，能(neng)在(zai)一(yi)個(ge)(ge)標(biao)準太(tai)陽光輻照(zhao)下(xia)達到317°C的(de)(de)高溫，這樣(yang)就可實現多個(ge)(ge)催化(hua)反(fan)應。氫(qing)氣是未(wei)來(lai)社會的(de)(de)基礎能(neng)源(yuan)(yuan)之一(yi)，具有很好的(de)(de)發展前景。但是，儲存問(wen)題(ti)阻礙著氫(qing)氣的(de)(de)發展，甲醇作為氫(qing)氣的(de)(de)載(zai)體可以(yi)解(jie)決(jue)這一(yi)問(wen)題(ti)。但是甲醇釋(shi)放氫(qing)氣也需要能(neng)源(yuan)(yuan)輸入，而(er)碲化(hua)鉍(bi)/銅(tong)構成的(de)(de)異質(zhi)結(jie)構，在(zai)光照(zhao)下(xia)的(de)(de)溫度完全可以(yi)驅動甲醇重整制氫(qing)反(fan)應。

如(ru)前所述(shu)，為讓上述(shu)策略(lve)能(neng)用于光(guang)(guang)(guang)(guang)熱(re)催(cui)化(hua)(hua)，李亞光(guang)(guang)(guang)(guang)將碲化(hua)(hua)鉍(bi)/銅(tong)異(yi)質結構制備(bei)成(cheng)光(guang)(guang)(guang)(guang)熱(re)系統，然后結合高效的甲醇重整(zheng)催(cui)化(hua)(hua)劑，借此實現太陽光(guang)(guang)(guang)(guang)輻照下的甲醇重整(zheng)制氫反應。

（來(lai)源：Nature Communications）

在整個(ge)方向(xiang)的(de)最初階段，他們的(de)科研(yan)目的(de)是大幅提(ti)升光熱(re)材料(liao)的(de)標準太陽光輻照溫度(du)，以達到300°C的(de)級別。當然這個(ge)輻照溫度(du)會突破(po)當時(shi)人類認知的(de)極(ji)限，因(yin)此立項(xiang)時(shi)必須(xu)重視理論可行性。

驗證完(wan)理論可行性后，要(yao)根(gen)據最基礎的理論來探索(suo)實現(xian)方(fang)(fang)法。他表示：“一個(ge)人(ren)的知識和精力是(shi)有限(xian)的，做新方(fang)(fang)向時需要(yao)很(hen)多專業(ye)人(ren)士共(gong)同協作。例(li)如，我(wo)(wo)本身是(shi)做粉末(mo)光驅(qu)動催化方(fang)(fang)向，關于薄膜(mo)的制(zhi)備經驗比較少，但是(shi)我(wo)(wo)們(men)課題(ti)組有老師是(shi)專門做薄膜(mo)材料的，這讓我(wo)(wo)在制(zhi)備碲化鉍/銅(tong)異(yi)質結構時得到了很(hen)多幫助(zhu)。”

事實上，一開(kai)始李亞(ya)光和大家的(de)(de)想(xiang)法一樣，就是通過做黑(hei)色光熱(re)(re)材(cai)料的(de)(de)多孔結構(gou)或者氣(qi)凝(ning)膠結構(gou)，在保(bao)證光熱(re)(re)材(cai)料高效(xiao)太陽光吸收(shou)的(de)(de)同時，去降低材(cai)料的(de)(de)熱(re)(re)傳導。

但(dan)是(shi)，他們發現(xian)該(gai)方式制(zhi)備的光熱材(cai)料的標準太陽光輻照溫度(du)，始(shi)終(zhong)低于100℃。在(zai)和光催化(hua)以及光熱催化(hua)領(ling)域的專家討(tao)論時，大(da)家都認為將光熱材(cai)料的標準太陽光溫度(du)，提高至(zhi)超(chao)過100℃、達到200℃、甚至(zhi)300℃的想法是(shi)不現(xian)實的。但(dan)是(shi)在(zai)一次(ci)和光學工程的專家討(tao)論的時候，他說這(zhe)個非常(chang)簡單，就是(shi)采用選擇吸(xi)光原理。所以，李亞光等人根據這(zhe)個選擇吸(xi)光原理完成了整個研究。

他說：“這件事讓我(wo)感受最深的(de)是。廣泛的(de)學科交叉(cha)可能會給(gei)某一方向的(de)研究帶來革命(ming)性的(de)進展(zhan)和變化。”

可用于光熱催化甲醇重整產氫、水煤氣變換反應、和消除揮發性有機物等

據介紹(shao)，本次(ci)成果(guo)的(de)(de)應用性(xing)極強。在前(qian)前(qian)后(hou)后(hou)的(de)(de)研究工(gong)作中，李亞光在新型光熱系統的(de)(de)基(ji)礎(chu)上，與工(gong)業(ye)催(cui)化(hua)劑耦合，實現(xian)了太陽光驅動的(de)(de)系列性(xing)工(gong)業(ye)催(cui)化(hua)，并展現(xian)出創紀(ji)錄的(de)(de)性(xing)能(neng)和規模化(hua)生產前(qian)景。

（來源：Nature Communications）

具體應用場景如下：

1、可讓自(zi)然太陽光(guang)驅動(dong)甲醇重整產(chan)氫

熱(re)(re)(re)催化(hua)甲醇(chun)重(zhong)整產(chan)(chan)氫(qing)(qing)需要天然(ran)氣燃燒提供(gong)熱(re)(re)(re)源，每產(chan)(chan)生10m3氫(qing)(qing)氣需要消耗1m3的(de)(de)天然(ran)氣。研究(jiu)中，該實(shi)驗室批量(liang)制(zhi)備(bei)了高性能(neng)(neng)二維銅(tong)基催化(hua)劑，結合(he)新型光(guang)(guang)(guang)熱(re)(re)(re)裝置，標準太(tai)陽光(guang)(guang)(guang)驅動的(de)(de)甲醇(chun)重(zhong)整產(chan)(chan)氫(qing)(qing)速率(lv)為3845 Lm-2h-1，光(guang)(guang)(guang)能(neng)(neng)-化(hua)學能(neng)(neng)轉換效率(lv)達到30.1%。李亞(ya)光(guang)(guang)(guang)等人將光(guang)(guang)(guang)熱(re)(re)(re)甲醇(chun)重(zhong)整制(zhi)氫(qing)(qing)系統(tong)放大至6m2規模(mo)，在春季的(de)(de)室外太(tai)陽光(guang)(guang)(guang)輻照(zhao)下制(zhi)氫(qing)(qing)量(liang)高達23.27m3/天，因(yin)此具(ju)備(bei)工業化(hua)應用(yong)潛力。

2、自然太陽光驅動水煤氣(qi)變(bian)換反(fan)應(ying)

水煤氣變換可直(zhi)接(jie)將煤炭資(zi)源轉換為氫(qing)能，對(dui)緩解中(zhong)國當(dang)前的(de)能源和環境危機有極(ji)大(da)的(de)助益。然而傳統的(de)水煤氣變換反應(ying)是一個熱催化(hua)過程，在工業(ye)化(hua)應(ying)用(yong)中(zhong)，高溫的(de)產生(sheng)會導致(zhi)巨(ju)大(da)的(de)能量消耗，這也(ye)是科研(yan)人(ren)員(yuan)長(chang)期(qi)以來無法突破的(de)瓶頸。

而(er)該(gai)團隊利用選擇吸光(guang)原理構建(jian)了(le)新型光(guang)熱轉換(huan)(huan)裝置，在1個太陽(yang)光(guang)驅動的(de)(de)(de)產氫(qing)速率為189.72mmol g-1 h-1，相當(dang)于758.6Lm-2 h-1。將該(gai)新型水(shui)(shui)煤氣(qi)變換(huan)(huan)系統(tong)放大到工業規模(mo)運行，在春(chun)季(ji)的(de)(de)(de)白天，由4.2m2的(de)(de)(de)室外(wai)太陽(yang)光(guang)驅動可產生(sheng)6.60m3的(de)(de)(de)氫(qing)氣(qi)，為解決水(shui)(shui)煤氣(qi)變換(huan)(huan)領域的(de)(de)(de)高(gao)能(neng)耗問題(ti)提(ti)供了(le)切實可行的(de)(de)(de)途徑，同時也(ye)開辟可規模(mo)化、高(gao)效、穩定的(de)(de)(de)工業水(shui)(shui)煤氣(qi)變換(huan)(huan)制氫(qing)新方向。

3、自(zi)然(ran)太陽光驅動(dong)揮發(fa)性有機物(wu)消除

揮發(fa)性有機(ji)物(wu)(wu)，是(shi)形成細顆粒物(wu)(wu)（PM2.5）、臭氧（O3）等二(er)次(ci)污染物(wu)(wu)的重要(yao)前體物(wu)(wu)，進而引發(fa)灰霾(mai)、光(guang)化學煙霧等大氣環境問題(ti)。

李亞光說道：“為根本解決PM2.5、O3等污染問題，切實改善大氣(qi)環境質量。國(guo)家應積極推進揮發性有(you)機(ji)物的污染防治工作。”

但是，目前揮發性有(you)機物(wu)(wu)污(wu)染消除需要大(da)量能(neng)源。而該(gai)團隊基于(yu)選擇性光(guang)吸(xi)收原理構建(jian)的新型光(guang)熱系(xi)統，在(zai)一個標準太陽光(guang)輻照下(xia)可產生250-300℃的高溫，足夠(gou)進(jin)行揮發性有(you)機物(wu)(wu)催(cui)化消除。

“我(wo)們還基于模(mo)板法開發了一系列新(xin)型催化(hua)劑。結果表(biao)明，在(zai)自然太陽光輻照下(xia)(xia)，新(xin)型光熱系統和催化(hua)劑在(zai)CO氧(yang)化(hua)、NOx脫除(chu)、甲苯(ben)、氯(lv)苯(ben)催化(hua)燃燒等一系列揮發性有(you)機(ji)物消(xiao)除(chu)方(fang)面(mian)顯示出(chu)可以直接(jie)工業化(hua)的效(xiao)率(lv)。該方(fang)式不僅(jin)在(zai)大氣污(wu)染(ran)治(zhi)理方(fang)面(mian)具有(you)工業量(liang)級的效(xiao)率(lv)，而且只需(xu)要太陽光提(ti)供能源，是下(xia)(xia)一代的大氣環境污(wu)染(ran)處理裝置。”李亞光總(zong)結稱。

目前(qian)，該團隊的(de)(de)主要(yao)研(yan)究(jiu)方向(xiang)為(wei)光(guang)(guang)驅(qu)(qu)動碳中和(he)，光(guang)(guang)驅(qu)(qu)動碳中和(he)的(de)(de)主要(yao)研(yan)究(jiu)方向(xiang)為(wei)光(guang)(guang)伏電催(cui)化(hua)CO?資源化(hua)，但(dan)仍(reng)面臨(lin)著光(guang)(guang)能(neng)-化(hua)學能(neng)轉換效(xiao)率(lv)低、難以規模(mo)化(hua)和(he)材料成本(ben)較(jiao)高這三個核心問題。因(yin)此，他們下一步的(de)(de)主要(yao)研(yan)究(jiu)方向(xiang)是利用光(guang)(guang)熱、光(guang)(guang)電等光(guang)(guang)驅(qu)(qu)動技術的(de)(de)多場(chang)耦合(he)，開(kai)發一種新的(de)(de)光(guang)(guang)驅(qu)(qu)動CO?資源化(hua)技術，以實現(xian)規模(mo)化(hua)生產，提升光(guang)(guang)能(neng)-化(hua)學能(neng)效(xiao)率(lv)，并(bing)大幅度降(jiang)低系統成本(ben)。