上海科技大學物質（zhì）科學與技術學院教授林柏霖課題組通過（guò）新型電極的構造和（hé）係統工程優化，首次開發出了太陽能到化學能的能量轉換效率超過20%的二氧化碳（tàn）還原人工光合（hé）作用係統。相關成（chéng）果近日在線發表於《材料化學雜誌A》。

　　植物通過光合作用把太陽能轉換成電勢能，進而驅動一係列生化反應（yīng），把二氧化碳和水轉化成含碳的能量載（zǎi）體和氧氣，這是（shì）碳基生物利用能源和碳物質的核心基礎（chǔ）過程。但自然光合作用中（zhōng）太陽能到化學能的轉換效率太低，雖然理論值最高可達8%，但實際上光解水一般（bān）小於1%，而人工光（guāng）合作用（yòng）的最高能量轉換效率也不到18%。

　　林柏霖（lín）課題組創造（zào）性地開發了一種在納米多孔聚（jù）丙烯膜上負載納米多層級（jí）孔銀的一體化薄膜（mó）電極，可實（shí）現高活性、高選擇性和高穩定性的二氧化碳電還原。實驗和理（lǐ）論分（fèn）析表明，這（zhè）種納米多級孔結（jié）構不僅可以增加活（huó）性位點的數量，同時也突破（pò）了前人報道的基於薄膜電極的三相界麵擴（kuò）散極限的（de）限製，從而在低過電（diàn）勢下實（shí）現相對較高的二氧化碳電（diàn）還原分（fèn）電流密度和一氧化碳（tàn）的選擇性。

　　“通（tōng）過定量係統工程分析發現，該電極如果與目前最先進的太陽能電池搭配（pèi），可以充分利用太陽能電池的光電流，預計太（tài）陽（yáng）能到化學能的光解水最高（gāo）轉換效率約（yuē）為25%。”林柏（bǎi）霖告訴《中國科學報》，他們同時將該電極與課題組開發的鎳鐵（tiě）基陽極（jí）相結合，與商業化的太陽能電池相匹配，開發出了基於二氧化碳還原的人（rén）工光合作用係統（tǒng）。

　　該係統在28小時的長（zhǎng）時間測試過程中表現出良好的穩定性，其太陽能到化（huà）學能最高轉（zhuǎn）換效率達到了約20.4%，全程（chéng）平均能量轉換效率為20.1%，超過了目前（qián）所有已知的二氧化碳還原人工光合作用係統。

　　林柏霖表示，這一（yī）發現對未來人工光合（hé）作用係統的進一步突破具有指導意義。