科学家呼吁建立太阳能光解水标准效率认证中心

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  太阳能光催化分解水制氢对国家能源安全、生态环境可持续发展等具有重要意义,已成为科学领域备受关注的前沿课题。该过程一旦取得突破,或为全球能源和化工行业带来根本性变革。过去几十年,国际上围绕太阳能光催化分解水制氢发布学术论文数万篇,且数量仍呈指数增长。然而,该领域一直缺乏统一的效率认证和评价标准,造成学术论文各类效率名目多、数据可比性差等问题。

  近日,中科院大连化物所催化基础国家重点实验室李灿院士、李仁贵研究员向国际学术界发出“建立太阳能光催化分解水测试标准和效率认证中心”的倡议。该倡议联合日本东京大学Kazunari Domen教授、澳大利亚昆士兰大学王连洲教授、日本国立产业研究所Kazuhiro Sayama教授、中国科学院金属研究所刘岗研究员等国内外科学家,从澄清光催化基本概念出发,指出颗粒光催化剂分解水研究中现存的误差来源,阐明不同效率表现方式的利弊,并提出规范太阳能光催化性能的比较方法,尤其针于太阳能光催化分解水制氢研究领域的两个重要指标——量子效率和太阳能制氢效率,提出了规范、标准的测试方法。上述专家建议,将该方法作为国际重要期刊发表太阳能光催化分解水制氢相关文章的依据。相关研究内容发表在《焦耳》上。

  太阳能光催化分解水反应过程复杂,受光吸收效率、电荷分离效率和催化反应效率等多因素的制约,同时,由于实验方法不同,重要实验数据容易出现偏差,这已成为困扰该研究领域发展的重要问题之一。纵观其他相关研究领域,如太阳能电池领域,已形成多个国际评价测试标准和认证中心。其中,美国国家可再生能源实验室(NREL)承接对全世界的太阳电池效率的认证测试工作,并每年发布引领世界太阳能电池效率的结果,使全球研究机构发表的研究数据具有可比性,对该领域的发展起到重要推动作用。

  为此,李灿等提议,先在几个国家建立国家级别的效率测试和认证中心,并实现国家级别中心间的互相校准,然后再逐步推动国际统一标准和认证中心的建立。

  目前,中国、日本等国家已初步达成建立标准测试中心的协议。在国家自然科学基金委支持下,中国太阳能光催化领域第一个基础科学中心——“人工光合成”基础科学中心已于2020年在中科院大连化物所获批成立。该中心由李灿牵头,将着手着手筹建中国太阳能光催化分解水效率测试中心。日本科学家代表Kazunari Domen、Kazuhiro Sayama等将在东京大学、日本国立产业研究所建立日本分中心。国家级测试中心将致力于规范太阳能光催化研究领域的实验过程、实验数据和数据表现方式,增强该领域文章的可信性和准确性,推动相关研究领域健康可持续发展。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.01.001

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