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北京时间2023年7月21日，西北工业大学材料学院纳米能源材料研究中心李炫华教授团队在《科学》（Science）杂志在线发表题为《原位光催化增强热氧化还原电池实现同时产电产氢》（In situ photocatalytically enhanced thermogalvanic cells for electricity and hydrogen production）的研究论文。这也是今年以来西工大发表的第2篇Science。
该研究提出光催化增强热电材料的多功能器件设计思路，解决了热化学电池长期面临的电解质离子大浓差难以构建的关键难题，实现了功能器件电能和氢能的协同制备，为未来多元化能源的有效开发和创新设计提供了核心关键技术。
西工大2019级博士研究生王一瑾为论文的第一作者，李炫华教授为论文的唯一通讯作者。特拉华大学魏秉庆教授、英国伦敦玛丽女王大学安娜博士、新加坡南洋理工大学黄文静博士为论文的共同作者。
《科学》在同期还发表了题为《电化学废热收集》（Electrochemical waste-heat harvesting）的观点文章（perspective），重点报道了该研究成果。观点文章中多次使用“第一步”（a first step）、“创记录的热功率表现”（record-high thermogalvanic performance）、“提供了基本设计原则”（provides essential design principles）和“开辟了一条令人兴奋的新路线”（pioneers an exciting new route）等论述，对本项研究工作给予高度评价，并指出“光催化”策略对于热化学电池器件的优化提供了新的见解，具有重要的指导意义。
本项研究自2020年开始，在研究过程中课题也面临了一系列困难，包括热电系统的搭建、氧化还原介质的选择、匹配催化剂的选择、电极的选择，以及文章的构思和撰写等。为了克服这些困难，课题组充分发挥光催化和钙钛矿领域成员的专业知识和技能，并得到了材料学院和纳米能源材料研究中心同事的帮助支持。此外，与同领域的研究者和实验室合作，共享资源和经验，共同解决实验中遇到的关键问题。这种紧密合作和知识交流的方式帮助克服了许多技术和实验上的困难，推动了研究的进展。最终，此项研究成果成功发表，为清洁能源领域的创新发展做出了重要贡献。
该研究得到了国家自然科学基金国际合作交流项目、面上项目，陕西省杰出青年基金，深圳市科创委重点项目，西北工业大学310项目，凝固技术国家重点实验室自主课题、测试中心的资助支持。
该研究的有效开展离不开西北工业大学材料学院纳米能源材料研究中心的平台支持。中心成立于2014年，受到了学校和学院的大力支持，是学校首批建设的人才特区，依托学校材料“双一流”重点学科，目前已组建了具有多学科背景的高素质师资队伍，凝练了具有特色的研究方向，产出了一批具有国际先进水平的科研成果。
长期以来，李炫华教授团队围绕国家“双碳”战略重大需求，系统开展光催化氢能制造与太阳能电池相关研究。同时，针对国家在航空、航天、航海领域新能源的特殊需求，通过材料、原理、器件的原始创新，系统设计了规模化、智能化以及多功能化的氢能与太阳能集成设备。目前，李炫华教授主持国家、省部级等各类项目10余项，授权国家发明专利27项，以第一作者或通讯作者在《科学》（Science）,《自然·能源》（Nature Energy），《自然·通讯》（Nature Communications）, 《科学·进展》（Science Advances）等国际期刊发表论文100余篇。
未来，团队将进一步围绕光催化热电系统集成和光催化氢能制造在能源多元化利用方面开展研究。
编辑、审核：大可
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