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  • 1 # 科研與宇宙

    先上結論:根據目前光—電分電解氫和光催化分解制氫的技術發展來看,起碼從理論上來看是可行的。

    為什麼研究這項技術?

    氫是一種可燃燒的理想新能源,是世界上僅次於氧的最豐富的元素。而且可以通過水電解得到,並可以與氧氣發應生成水,所以是真正意義的綠色能源。因此許多國家都對制氫技術開展了研究。從原理來看,目前利用太陽能主流的制氫技術主要有兩種:光—電分電解制氫和光催化分解制氫。

    這兩種技術在都已經在實驗室裡驗證了可行性,但並未大範圍的推廣市場。原因主要有:1.能量的利用率低;2.電解和催化劑的造價昂貴;3. 由於氫氣易燃易爆性,目前尚未有比較理想的儲氫方法。這也是為什麼前段時間南陽水氫發動機曝光出來受到很多質疑的原因。

    光催化分解制氫圖

    在這種背景下,德國此專案的想法就是利用聚光太陽能將氫氣從水中分離出去。

    這項技術到底研究什麼?

    這項技術全程是人工太陽,融光熱解水技術。簡單說就是利用人工太陽聚焦太陽能,高溫熱裂解水併產生氫氣的過程。先說一下人工太陽。在這裡用到的人工太陽是基於氙的光效應,氙在電場的激發下,能射出類似太Sunny的連續光譜。高壓長弧氙燈就是利用氙的這一特性製成的。由於這種燈有極大的發光強度和非常接近日光的光色,所以叫做“人工太陽”。

    眾多氙燈組成的‘’人工太陽‘’圖

    融光熱解水就是在高溫環境下在水中加入一定的催化劑和還原劑實現水裂解產生氫氣,從而實現太陽能到化學能的直接轉化。

    這項技術能不能實現?

    從理論上講,高溫裂解水產生氫氣是完全可行的。例如2019年大連化物所利用兩步法實現了高溫熱裂解二氧化碳和水的過程。但依照目前的研究進展來看,距大規模市場推廣還要面臨諸多問題。

    比如:1.光聚焦時產生的3000℃高溫對於材料提出了很大的挑戰;2.人工太陽是由電能驅動的,高能耗也是一個問題;3.產生氫氣的速率和穩定性還需要進一步提高。

    總結:該技術不失為一種產生新能源的方法,但是距離市場化還有很長的一段路要走。

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