仅凭阳光清除藻华……KIST全球首创自主水上机器人[读懂科学]

by Kim Jonghwa

Published 02 Aug.2026 12:00(KST)

Updated 03 Aug.2026 07:23(KST)

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仅用空气和水即可在现场即时制备过氧化氢……无需外部供电或运输药剂
藻华清除速度最高达商用过氧化氢的1760倍……期待在水坝、水库开展验证

全球首个仅凭阳光清除每年夏季反复出现的水华的自主水上机器人已研发成功。该机器人仅利用空气和水，即可在现场即时制备并喷洒作为水华清除剂的过氧化氢，无需额外供电或运输药剂，也能长时间自主航行，预计未来可应用于水坝、水库等大规模水域的环保水质管理。

太阳能自主水上机器人的工作原理与性能。（左）利用太阳能发电，并借助空气中的氧气和水在现场制取过氧化氢以清除水华的过程。插图为生产过氧化氢的核心催化剂。（右上）水华污染水在机器人运行6小时后变得清澈。（右下）对比结果显示，机器人在现场制取的过氧化氢清除水华的速度远快于商用过氧化氢。研究团队供图

韩国科学技术研究院称，Oh Hyeongseok清洁能源研究中心博士团队与Kim Namdong超导材料研究中心博士团队、Cho Hyesung极端物性材料研究中心博士团队合作，全球首次研发出仅靠阳光运行的无外部供电自主防治水上机器人。

水华在夏季的江河与湖泊中反复发生，会产生恶臭、降低水中氧气含量，并导致鱼类死亡。部分蓝藻还会产生有毒物质，可能影响饮用水源的水质安全，因此开发高效清除技术的需求持续存在。

现场直接制备过氧化氢

以往清除水华，主要依靠工作人员乘船直接喷洒过氧化氢。但由于需反复往返于广阔水域，需要投入大量人力和成本；同时，为长期储存而添加的稳定剂也会降低水华清除效率。

水质净化装置的结构与工作原理。（左上）连续净化污染水的装置内部结构示意图。（左下）含蓝藻污染物的水流经装置内部并实时得到净化。（右）利用催化剂将空气中的氧气转化为过氧化氢以分解蓝藻的原理。研究团队供图

研究团队研发出一种将钴原子逐一分散于碳材料中的“单原子催化剂”，实现了仅利用空气中的氧气和水，在现场即时合成过氧化氢的技术。经确认，利用该技术制备的过氧化氢清除水华的速度最高比商用过氧化氢快1760倍。

研究团队将该催化系统与太阳能电池板及漂浮装置结合，制成自主水上机器人。机器人可利用白天通过太阳能充电储存的电力，实现昼夜自主航行；在韩国科学技术研究院池塘开展的试运行中，其水华清除性能也得到成功验证。

该技术在电力基础设施不足的水坝、水库等场所也具有较高应用潜力。由于可在现场直接制备所需量的过氧化氢，能够降低药剂运输成本和泄漏风险；未来若扩大装置规模，预计还可应用于江河、大型饮用水源等多种水质管理场景。

研究团队合影。从左至右依次为：博士后研究员 Lee Youngrok（第一作者，韩国科学技术研究院清洁能源研究中心）、学生研究员 Kim Minwoo（第一作者，韩国科学技术研究院超导材料研究中心）、博士后研究员 Oh Cheolwoo（第一作者，原韩国科学技术研究院清洁能源研究中心）、学生研究员 Oh Sangmin（第一作者，原韩国科学技术研究院极端物性材料研究中心）、首席研究员 Kim Namdong（通讯作者，韩国科学技术研究院超导材料研究中心）、首席研究员 Cho Hyesung（通讯作者，韩国科学技术研究院极端物性材料研究中心）、首席研究员 Oh Hyeongseok（通讯作者，韩国科学技术研究院清洁能源研究中心）。韩国科学技术研究院供图

韩国科学技术研究院首席研究员Oh Hyeongseok表示：“此次成果是融合水质净化催化剂、先进复合材料和机器人控制技术取得的结果。期待这项仅凭阳光便可在现场生产水华清除剂的技术，成为未来智能水资源管理的新方案。”