中国科学家制氢效率创造历史，高海拔氢能保国土安全

在当今全球对清洁能源的迫切需求以及特殊地理区域能源供应面临挑战的背景下，中国科学家的两项重大突破备受瞩目。这两项成果不仅在能源领域展现出巨大的潜力，更对未来的可持续发展和国土安全保障意义深远。

1.光电制氢：效率创历史新高10.36%，打破传统桎梏

近日，中国科学技术大学的孙海定教授团队、熊宇杰教授团队联合武汉大学刘胜院士团队，在光电制氢领域实现了重大跨越。他们通过创新设计，构建出一种晶圆级可制造的新型硅基氮化镓纳米线光电极结构。

这一结构的诞生，成功将半电池太阳能制氢效率提升至 10.36% ，并且在高电流密度下稳定产氢超过 800 小时。此前，光电极的使用寿命往往小于 100 小时，而此次研究首次将其推进至 “月级”。

传统的光电制氢装置存在诸多瓶颈，如效率低下、光电极寿命短等。传统光电极材料容易发生光腐蚀与化学腐蚀，且催化剂与半导体界面结合弱，导致助催化剂脱落，催化活性急剧衰减。

而此次科研团队另辟蹊径，利用一维氮化镓极性晶面重构策略，暴露出氮化镓内部的（10-1-1）晶面，并加载金纳米颗粒作为助催化剂，在原子尺度上实现了氮化物半导体与助催化剂的电子耦合。

这一创新举措不仅增强了析氢反应的催化活性，还提高了氮化镓纳米线表面对金纳米颗粒的锚定能力，有效防止了反应过程中金纳米颗粒的脱落，避免了催化活性的衰减。

这一成果有效解决了传统三五族化合物半导体与助催化剂界面结合弱的共性难题，为改善该界面提供了一条简单有效的途径。

晶面 - 催化剂界面调控策略也显著提升了光电极的催化活性和长期稳定性，并且有望拓展至其他化合物半导体及催化反应体系，为氮化物半导体在人工光合反应中的广泛应用奠定了基础。

2.高海拔能源保障：专利护航，守护特殊区域

与此同时，中国科学院电工研究所在高寒、高海拔地区的能源保障方面取得了一系列成果，于2月18-21日公布了多项专利。这些专利围绕高寒、高海拔地区哨所和社区的能源需求展开，开发出多种创新的系统配置方法和控制方法。

在能源供应方面，利用非供暖季光伏发电 + 化学储能电池储能为负荷供电，同时制氢、储氢，在供暖季则由燃料电池供电，成功解决了跨季节用电需求问题；

在供热方面，采用光伏水电极锅炉和生物质锅炉实现双热互补供暖和跨季节供热；在设备运行保障上，通过压缩空气氮氧分离技术，解决了设备高海拔降额、散热、安全等问题，还为局地生活提供氧气；

在能源综合利用上，电解槽制氢伴生氧气为生物质锅炉助燃，提高蔬菜大棚温度及植物需求的二氧化碳气，与 LED 补光技术结合提高植物的光合作用，极大地提高了能源的利用率，满足了高海拔地区全年舒适生活的需求。

高寒、高海拔地区的能源供应对于哨所哨兵的生活保障以及日常巡逻、防御任务的执行至关重要。中国科学院电工研究所的专利成果，为这些地区提供了稳定的能源供应，提升了哨所和社区的生活质量，为国防力量的稳固提供了坚实支撑，对维护国土安全意义重大。

3.双突破意义深远，共筑能源与安全未来

中国科学家在光电制氢效率和高海拔能源保障方面的双突破，具有不可估量的价值。

光电制氢效率的大幅提升，为大规模绿色制氢提供了可能，有望成为未来清洁能源的重要来源，助力全球能源转型，应对气候变化等全球性挑战。

而高海拔地区能源保障成果，解决了特殊地区的能源难题，保障了民生，维护了国土安全，为其他类似环境下的能源利用提供了宝贵的参考范例。