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世界各國都為發(fā)展氫能做好了規(guī)劃上的準備。美國已將氫能確定為維系經(jīng)濟繁榮和國家安全的技術(shù)之一，各級政府均提供大量資金資助科研機構(gòu)進行氫能研發(fā);德國國家全資公司NOW公司全權(quán)負責(zé)該國的氫能燃料電池示范研究;日本則采取了全額投入經(jīng)費的辦法，委托日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省的全資公司VEDO公司負責(zé)管理日本氫能和燃料電池示范項目;歐盟成立了氫燃料和燃料電池技術(shù)高級研究小組;我國對于氫能在未來能源體系中將占有重要地位也已形成共識。

然而，只有先在制備技術(shù)上取得突破，才能真正讓氫能造福社會。在目前已有的多種制氫方法中，通過光催化和光電催化，利用太陽能把水分解為燃料電池所必需的氫和氧再加以利用，這種太陽能制氫技術(shù)被稱為“人類最為理想的技術(shù)”，使氫能開發(fā)展現(xiàn)出極其廣闊的前景，因而它的關(guān)注度最高，研發(fā)也最為活躍。今天，大連化物所科研人員在太陽能制氫技術(shù)上取得了一系列的進展，站在了該領(lǐng)域的世界研究前沿，他們所取得的每一點進展，都在使我們距離氫能的大規(guī)模開發(fā)利用更近一步。

太陽能制氫主要途徑

氫能是一種高品位能源。太陽能可以通過分解水或其他途徑轉(zhuǎn)換成氫能，即太陽能制氫，其主要方法如下：

●太陽能電解水制氫電解水制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法，效率較高(75%~85%)，但電耗大。用常規(guī)電來制氫，從能量利用看，得不償失。

●太陽能熱分解水制氫將水或水蒸氣加熱到3000K以上，水中的氫和氧便能分解。這種方法制氫效率高，但需要高倍聚光器才能獲得如此高的溫度，一般不采用這種方法制氫。

●太陽能熱化學(xué)循環(huán)制氫在水中加入一種或幾種中間物，然后加熱到較低溫度，經(jīng)歷不同的反應(yīng)階段，最終將水分解成氫和氧，而中間物可循環(huán)使用。其存在的主要問題是中間物的還原，即使按99.9%~99.99%還原，也還要作0.1%~0.01%的補充，這將影響氫的價格，并造成環(huán)境污染。

●太陽能光化學(xué)分解水制氫這一制氫過程與上述熱化學(xué)循環(huán)制氫有相似之處，需在水中添加某種光敏物質(zhì)作催化劑，增加對陽光中長波光能的吸收，利用光化學(xué)反應(yīng)制氫。日本研究人員曾設(shè)計了一套包括光化學(xué)、熱電反應(yīng)的綜合制氫流程，每小時可產(chǎn)氫97升，效率達10%左右。

●太陽能光電化學(xué)電池分解水制氫1972年，日本科研人員制造的太陽能光電化學(xué)電池在太陽光照射下，同時實現(xiàn)了分解水制氫、制氧和獲得電能。這一實驗結(jié)果被認為是太陽能技術(shù)上的一次突破，但其制氫效率很僅0.4%，只能吸收太陽光中的紫外光和近紫外光，且電極易受腐蝕，至今尚未達到實用要求。

●太陽光絡(luò)合催化分解水制氫1972年以來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)三聯(lián)吡啶釕絡(luò)合物的激發(fā)態(tài)具有電子轉(zhuǎn)移能力，并從絡(luò)合催化電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)，提出利用這一過程進行光解水制氫。這種絡(luò)合物是一種催化劑，它的作用是吸收光能、產(chǎn)生電荷分離、電荷轉(zhuǎn)移和集結(jié)，并通過一系列偶聯(lián)過程，最終使水分解為氫和氧。絡(luò)合催化分解水制氫尚不成熟，研究工作正在繼續(xù)進行。

●生物光合作用制氫40多年前科研人員發(fā)現(xiàn)，綠藻在無氧條件下經(jīng)太陽光照射可以放出氫氣;后來又發(fā)現(xiàn)許多藻類在無氧環(huán)境中都有光合放氫作用。由于對光合作用和藻類放氫機理了解還不夠，目前藻類放氫的效率很低，要實現(xiàn)工程化產(chǎn)氫還有相當(dāng)大的距離。