人工光合作用面板ArtLeaf量产效率突破18%：阳光+水+CO2直接生成氢燃料

瑞士联邦理工学院与丰田合作的ArtLeaf人工光合作用面板量产效率突破18%，在阳光照射下将水和CO2直接转化为氢燃料，效率超过天然光合作用10倍以上。

2030年7月10日，瑞士联邦理工学院（ETH Zurich）光能转化实验室与丰田汽车联合宣布，ArtLeaf人工光合作用面板的量产版本效率突破18%。这意味着每平方米ArtLeaf面板在标准日照条件下每小时可产生约15克氢气，是天然植物光合作用效率的12倍。

ArtLeaf的核心结构由三层组成：顶部的钙钛矿光吸收层负责捕获阳光能量，中间的钴基催化剂层负责水的氧化分解，底部的纳米结构碳层负责CO2的还原反应。整个过程在一个密封的薄型面板中完成，只需要阳光、水和空气中的CO2作为输入。

「天然光合作用的太阳能转化效率约为1.5%，而且大部分能量被植物自身的代谢消耗了，」ETH教授Michael Grätzel表示，「ArtLeaf将这个效率提升到了18%，意味着一片5平方米的ArtLeaf面板一天产生的氢气能量相当于1升汽油。」

ArtLeaf的首批商用产品为1米×1米的标准面板，单价为350美元。丰田计划在名古屋建设一座10万平方米的ArtLeaf「氢气农场」，预计年产氢气300吨，可为约500辆氢燃料电池车提供燃料。

该技术的环境效益显著——ArtLeaf生产氢气的过程不仅零碳排放，还会消耗空气中的CO2。每生产1公斤氢气，系统约吸收8公斤CO2。如果大规模部署，ArtLeaf氢气农场同时也是一个碳汇。

不过，ArtLeaf的耐久性仍是关键挑战。当前版本在户外连续运行18个月后效率下降约25%。团队正在开发封装保护层，目标是将使用寿命延长到10年以上。

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