西安交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的科研團(tuán)隊(duì)在質(zhì)子交換膜（PEM）水電解槽析氧陽極材料及鈣鈦礦太陽能電池驅(qū)動(dòng)的燃料轉(zhuǎn)換與電力存儲(chǔ)一體化系統(tǒng)研究中取得重要進(jìn)展，為清潔能源的高效轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)提供了創(chuàng)新性解決方案。

該研究聚焦于PEM水電解制氫技術(shù)的核心瓶頸之一——析氧反應(yīng)（OER）陽極材料的性能優(yōu)化。團(tuán)隊(duì)通過微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與界面工程，成功開發(fā)出一種新型非貴金屬基復(fù)合陽極材料。該材料在酸性介質(zhì)中展現(xiàn)出優(yōu)異的析氧催化活性與長期穩(wěn)定性，其過電位顯著降低，電流密度大幅提升，同時(shí)有效抑制了陽極在高電位下的腐蝕問題，為降低PEM電解槽成本、提升制氫效率奠定了關(guān)鍵材料基礎(chǔ)。

與此研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將高性能的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）與上述先進(jìn)的PEM電解槽系統(tǒng)進(jìn)行集成，構(gòu)建了一個(gè)高效、緊湊的“光-電-燃料”轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用鈣鈦礦電池高效捕獲太陽能并轉(zhuǎn)換為電能，驅(qū)動(dòng)PEM電解槽將水分解為氫氣和氧氣，實(shí)現(xiàn)了太陽能到氫能的直接轉(zhuǎn)換與化學(xué)存儲(chǔ)。研究解決了兩個(gè)系統(tǒng)在電壓匹配、電流耦合以及界面穩(wěn)定性等方面的集成挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)整體能量轉(zhuǎn)換效率的顯著提升。

這一集成系統(tǒng)的成功演示，不僅展示了利用不穩(wěn)定但豐富的太陽能直接生產(chǎn)綠色氫氣的可行路徑，還為構(gòu)建未來分布式、可再生的能源供應(yīng)模式提供了新的技術(shù)原型。該系統(tǒng)有望應(yīng)用于離網(wǎng)地區(qū)的清潔能源供應(yīng)、氫能燃料電池汽車的加氫站、以及作為電網(wǎng)的輔助調(diào)峰儲(chǔ)能單元，具有廣闊的應(yīng)用前景。

此項(xiàng)研究成果標(biāo)志著西安交大在能源材料與器件交叉領(lǐng)域的前沿探索取得了實(shí)質(zhì)性突破，相關(guān)論文已發(fā)表于材料科學(xué)領(lǐng)域的國際頂級(jí)期刊，并得到了同行專家的高度評(píng)價(jià)。該工作為后續(xù)開發(fā)更高效、更經(jīng)濟(jì)的太陽能驅(qū)動(dòng)水裂解制氫全系統(tǒng)，推動(dòng)氫能經(jīng)濟(jì)的規(guī)模化發(fā)展提供了重要的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。