新华社合肥7月11日电(记者徐海涛)近日，中国科学技术大学教授江俊、赵瑾等学者利用第一性原理计算，提出了首个光解水制氢储氢一体化的材料体系设计方案，解决了氢能大规模应用最困难的氢气分离和安全储运两大瓶颈问题，具有低成本、通用性、高安全的优点。国际权威学术期刊《自然·通讯》日前发表了该成果。

氢是一种清洁能源，燃烧生成水，不会产生任何污染物，达到环保可再生可持续发展的目标。但几十年来光解水制氢的发展停滞不前，原因是分离和收集氢气非常困难，氢气的存储安全和储运成本也是重大挑战。

针对这些技术难题，我国科研人员从英国诺贝尔奖获得者安德烈·海姆和中科大吴恒安教授关于石墨烯的研究工作得到启发，近期设计出一种二维碳氮材料与石墨烯基材料复合的 “三明治结构”。

他们将碳氮材料夹在两层官能团修饰的石墨烯中，这种“三明治结构”可以同时吸收紫外光和可见光，用太阳光能产生激子并裂解出质子，再利用石墨烯的特性将光解水产生的氢气分子 “安全地”保留在三明治复合体系内，实现高储氢率下的安全储氢。

这一研究体系同时以较低的成本，巧妙地抑制了光解水制氢的逆反应发生，实现了氢气的有效提纯，是首个安全制氢与储氢一体化的设计。