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日本科学家开发新技术将阳光、水转化为氢燃料

文章来源：新能源网更新时间：2024-12-06 16:31:27

　　日本科学家开发了一种利用阳光将水裂解成氢燃料的新方法。使用一种特殊的光催化剂，这项新技术可以帮助引入更便宜、更丰富和可持续的氢燃料，用于各种应用。

　　目前，大多数游离氢来自天然气原料，这意味着从化石燃料转向这种更环保的选择是不可能的。然而，如果氢在未来成为一种替代能源，这种易于制造的太阳能发电方法可能是至关重要的。

　　信州大学（Shinshu University）的Kazunari Domen教授解释道，他是《科学前沿》杂志上这篇文章的资深作者。

　　“使用光催化剂进行阳光驱动的水分解是太阳能到化学能转换和储存的理想技术，光催化材料和系统的最新发展为实现这一目标带来了希望。”

　　“然而，仍然存在许多挑战，”他补充说。新工艺背后的基本原理是将水分解成氧和氢。虽然听起来很简单，但这是能源密集型的，需要一种催化剂，在这种情况下，这是一种叫做光催化剂的特殊催化剂。

　　当暴露在光下时，这些催化剂促进化学反应，将水分解成其组成元素。这个概念并不新鲜，但大多数现有的所谓“一步式”太阳能电池效率低下，太阳能到氢能源的转化率也很低。

　　还有一种更为复杂的二步系统，而且效率更高。在这些系统中，一种光催化剂从水中产生氢，而另一种催化剂产生氧。

　　研究报告的另一位作者、信州大学的Takashi Hisatomi博士说：“日本研究小组选择了分为二步的水裂解过程。”

　　“太阳能转换技术不能在夜间或恶劣天气下运行。”

　　他补充说：“但是通过将太阳能储存为燃料的化学能，就有可能随时随地使用它。”

　　该科研团队通过运行一个1076平方英尺（100平方米）的反应堆三年，成功地证明了这一概念。这个反应堆在真实的阳光下甚至比在实验室条件下表现得更好。

　　Hisatomi说，“在我们的系统中，使用对紫外线敏感的光催化剂，太阳能转换效率在自然阳光下提高了1.5倍左右。”

　　“模拟的标准阳光使用的光谱来自纬度稍高的地区。在自然阳光比模拟参考阳光具有更多短波长的地区，太阳能转换效率可能更高。然而，目前，在模拟标准阳光下的效率最多为1%，而在自然阳光下的效率将接近5%。”

　　为了推动这项技术的发展，突破5%的效率，研究小组表示，需要更多的研究人员开发更高效的光催化剂，并建造更大的实验反应堆。

　　Domen解释道：“开发最重要的方面是通过光催化剂将太阳能转化为化学能的效率。”

　　“如果将其提高到实用水平，将会有很多研究人员在开发大规模生产技术、气体分离工艺、大规模工厂建设等方面进行认真的研究。这也将改变包括政策制定者在内的许多人对太阳能转换的看法，并加速与太阳能燃料相关的基础设施、法律和法规的发展。”

　　（素材来自：氢能新闻全球氢能网、新能源网综合）

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