在全球加速邁向碳中和的進程中，綠氫被視為具有重要潛力的清潔能源。然而，這種能源“怎麼存、怎麼運”，一直是一道“卡脖子”難題——氫能的規模化應用受制於“儲運”這一核心瓶頸。傳統的高壓氣態儲氫存在安全隱患，低温液態儲氫則面臨極高的能耗與蒸發損失，而液態有機氫載體雖具備常温常壓儲運優勢，但其脱氫過程通常需要高温且伴隨副反應，限制了其在分佈式場景下的即時應用。因此，能不能找到一種既安全、又高密度、還能“隨時按需出氫”的儲氫方法？這成為了當前氫能領域的迫切需求。

近日，清華大學深圳國際研究生院副教授周光敏團隊提出了一種可逆能量載體介導的氫氣合成路徑，將廣泛用於水系電池儲能的金屬鋅，重新定義為“儲氫載體”，不僅破解了上述瓶頸，更以極簡的器件架構展示了鋅基供氫系統的工程範式，為分佈式綠氫的按需供給提供瞭解決方案。

團隊創新性地引入機器學習輔助篩選策略，對包含874個候選分子的配體庫進行了高通量評估。結合密度泛函理論計算，他們精準鎖定了乳酸根作為關鍵配體。在鹼性介質中，乳酸根能夠優先與反應生成的Zn(II)發生配位，形成高溶解度的絡合物，從而從根本上突破了ZnO生成帶來的溶解度極限，將體系中可溶性Zn(II)濃度大幅提升至1.12 M。這一分子層面的精準調控，為後續的高效催化反應奠定了堅實的物質基礎。

圖. 能量載體介導路徑的概念、原理與性能

團隊進一步開發了一種“無外部電路+自驅動”的接觸催化系統，鋅燃料與析氫催化劑層通過容器壁實現內部電子傳遞，省去了外部電源、導線及複雜的電池管理系統。基於此，該系統在0至80°C範圍內均能穩定運行，展現出高達99%的法拉第效率，其體積氫容量可達137.9—218.4 kg H2 mˉ3，這一數據超過液態氫及多數現有的儲氫體系，且通過模塊化串聯即可實現規模擴展，契合了分佈式供氫的實際需求。

圖. 無電路制氫系統的模塊化與制氫性能

這一基於固態鋅載體的按需制氫系統為氫能載體領域提供了關鍵突破。它證明了在常温常壓下實現高密度、按需供氫在科學上的可行性，這為燃料電池汽車、便攜式電源及偏遠地區微電網等應用場景提供了新思路。同時，該工作也為儲氫合金、液態有機氫載體和氨基儲氫等體系提供了對比與借鑑，有望推動領域重新審視儲氫能量密度與系統複雜度之間的平衡。

相關工作以“可逆鋅氧化實現按需氫氣供給”(Reversible zinc oxidation as a route to on-demand hydrogen delivery)為題發表在《自然-合成》(Nature Synthesis)上。周光敏為通訊作者，清華大學深圳國際研究生院2024級博士生劉哲軒、2026屆碩士畢業生祝伊飛為論文共同第一作者。該工作得到了國家自然科學基金委、科技部、廣東省科技廳等的支持。