夏日的蝉鸣在星辰科技学院的林间此起彼伏,能源局的加急文件随着热风被送进陈默办公室。“高效太阳能制氢技术”几个大字,像燃烧的火焰,点燃了整座校园的科研热情。
“目前主流的电解水制氢能耗太高,而光解水效率又卡在瓶颈。”林晚秋在学术研讨会上眉头紧锁,手中的激光笔在太阳能光谱图上缓缓划过,“我们必须找到新的材料和反应路径。”陆鸣己经在电脑上调出了全球光解水技术的研究数据库,密密麻麻的数据看得人眼晕。
“中科院金属所研发的钪掺杂二氧化钛,紫外光量子利用率突破30%,产氢效率提升15倍。”陆鸣指着屏幕上的论文,“但它只对紫外光敏感,而太阳光中可见光占比超40%。”李大山一拍桌子,震得桌上的零件跳起来:“咱就研发一种能吃‘全光谱’的材料!把紫外、可见、红外光都利用起来!”
实验室内,气氛紧张得像拉满的弓弦。苏小羽戴着全新的光谱分析声呐头盔,将耳朵贴近自制的光催化反应装置,声波在不同波段的光照射下反馈出复杂的频率。“在550纳米可见光照射时,材料内部出现异常共振。”她迅速记录下数据,眉头拧成了麻花。
李大山则带着几个同学,在高温炉前反复烧制新型材料。炉内温度高达1500℃,每一次开合炉门,热浪都扑面而来。“把镧系元素再增加0.5%,看看能不能调整晶体结构。”李大山扯着嗓子喊道,汗水顺着脸颊滑落,滴在滚烫的地面上瞬间蒸发。
陆鸣编写的AI程序对海量实验数据进行分析,试图找出光催化效率与材料成分、结构之间的关联。代码在屏幕上飞速滚动,他己经连续48小时没合眼,眼睛布满血丝。“找到了!在特定晶面结构下,引入铈元素能增强对红外光的吸收!”少年激动地从椅子上跳起来,却因低血糖差点摔倒。
然而,当他们满怀期待地进行全光谱测试时,结果却不尽人意。制氢效率虽然有所提升,但远未达到能源局的要求。“是光生载流子复合太快!”林晚秋盯着测试曲线,心急如焚,“必须找到一种方法,让电子和空穴快速分离。”
转机出现在一次偶然的文献检索中。陆鸣在一篇国外的前沿研究里发现,通过在材料表面构建纳米级的异质结,可以形成强大的内建电场,有效分离光生载流子。“就像在材料里建了一条条高速公路,让电子和空穴快速跑起来!”他兴奋地向团队解释。
新方案迅速投入实验。李大山用高精度3D打印机,将不同材料逐层打印,构建出复杂的纳米异质结结构;苏小羽用声呐精准检测每一层结构的完整性;陆鸣则不断优化AI算法,实时监测并调整反应参数。
第72次实验,当全光谱的强光照射在新型光催化材料上时,氢气生成速率的数字在监测屏上飞速跳动。“成功了!”苏小羽激动得热泪盈眶,李大山一把抱住身边的陆鸣,在实验室里转圈。制氢效率不仅达到了能源局的指标,还超出了18%。
成果验收的那天,能源局的专家们看着源源不断产生的高纯度氢气,不住点头。“这是我国太阳能制氢领域的重大突破!”一位老专家握着陈默的手,声音微微颤抖,“有了这项技术,我国的氢能产业将迎来新的春天。”
系统提示适时响起:【高效太阳能制氢技术研发完成,奖励文明点数20000,解锁“量子芯片基础制造工艺”。新任务:工信部委托研发高速量子通信终端,要求传输速率达到100Tbps以上……】
陈默站在实验室的落地窗前,望着校园里郁郁葱葱的树木,心中满是感慨。星辰科技学院从蹒跚起步到如今屡创奇迹,靠的是师生们永不言败的探索精神。而未来,在科技的星辰大海中,他们还将继续破浪前行,创造更多的不可能。
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