近日，我院智婷教授、王龙禄教授、赵强教授团队与南京大学、厦门未来显示技术研究院等单位科研人员合作，在大规模光化学制氢与界面传质调控领域取得新进展，相关成果以“Ultra-Fast Mass Transfer System by ～100% Validated Micro-Basins for Large-Scale Photochemical Hydrogen Production”为题，在线发表于国际材料领域权威期刊《Advanced Materials》。我院智婷教授与南京大学2024级博士研究生陈温豪为论文共同第一作者，我院赵强教授、王龙禄教授以及南京大学刘斌教授、陶涛教授为共同通讯作者，千亿体育app网站为第一署名单位。南京大学张荣院士对研究工作给予了重要指导，我院汪金副教授、南京理工大学薛俊俊教授亦作出重要贡献。
针对大面积太阳能光化学制氢过程中载流子输运受限、反应位点利用不足及气泡滞留等问题，合作团队构建了集成隧穿结、规则微盆阵列和非贵金属助催化剂的GaN基光化学二极管，通过增强光生载流子输运、限域产氢反应区域，并利用气泡聚并释放的表面能驱动气泡快速脱附，有效减少了气泡对入射光和反应位点的遮挡，持续改善界面传质。优化后的器件产氢速率达到177.53 μmol h?1 cm?2，较平面器件提升约89倍，并表现出良好的循环稳定性。团队进一步搭建了大面积户外太阳能制氢面板，在自然光条件下实现了可观的氢气产量，验证了该结构由实验室器件向规模化制氢系统拓展的可行性。该研究为解决大规模光化学制氢中的反应位点利用率和气泡滞留问题提供了新的结构设计思路，也为GaN基面板式太阳能制氢技术的发展提供了参考。该工作得到2023年江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金、国家自然科学基金面上项目等资助。
图1 集成隧穿结和微盆阵列的GaN基光化学制氢器件及其气泡快速脱附与规模化产氢性能
论文信息：
Ultra-Fast Mass Transfer System by ～100% Validated Micro-Basins for Large-Scale Photochemical Hydrogen Production
Ting Zhi?, Wenhao Chen?, Ancheng Pan, Haoxuan Yu, Kun Wang, Lingbin Xie, Junan Pan, Jin Wang, Junjun Xue, Zhaoxia Bi, Weiwei Zhao, Longlu Wang*, Bin Liu*, Qiang Zhao*, Rong Zhang, Tao Tao*
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adma.74456
（撰稿：智婷 编辑：徐伟 审核：谌静）
