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氫,，是宇宙中最古老的元素，太陽誕生之前它就已經(jīng)存在了,；氫,，也是宇宙中最豐富的元素,，氫原子占了整個宇宙原子數(shù)的88.6%。不僅水中有氫,，太陽的能量來源于氫,，未來地球的主要能量來源可能也是氫能。 

綠氫是利用太陽能,、風能等可再生能源產(chǎn)生的,，可以“綠電”制“綠氫”或光催化分解水制氫。 

綠電就是用風,、光,、水、地熱等可再生能源發(fā)電,，接著再通過綠電催化分解水而生產(chǎn)的H?,，其碳排放極低。 

自去年我國“雙碳”目標提出以來,，綠氫在國內(nèi)掀起了一輪熱潮,。電解水制氫具有綠色環(huán)保,、生產(chǎn)靈活、純度高等特點,，可以滿足高純度的氫氣需求,。 

大規(guī)模、低成本,、清潔的綠氫從哪來-光催化分解水制氫 

中國科學(xué)院院士,、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院院長李燦院士團隊利用太陽能等可再生能源產(chǎn)生的電力電解水生產(chǎn)氫,，并將二氧化碳與氫合成為甲醇等便于儲運的綠色液態(tài)燃料,。 

“氫農(nóng)場”項目需要解決兩個關(guān)鍵問題,，一是如何實現(xiàn)高效水氧化光催化過程，二是如何抑制納米光催化劑表面生成的氧化態(tài)和還原態(tài)物種之間的反應(yīng)^[1],。

泊菲萊科技受李燦院士團隊委托定制開發(fā)了反應(yīng)面積為5 m²的直接太陽光陣列式平板光化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng),，利用太陽能光催化技術(shù)進行光化學(xué)反應(yīng)的研究。該系統(tǒng)采用陣列方式組合,，將光催化劑涂敷于反應(yīng)系統(tǒng)上表面,，利用戶外直接太陽光照射完成光催化分解水的反應(yīng)。 

直接太陽光陣列式平板光化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)可監(jiān)測輻照度,、紫外輻射,、輻照總量、溶液度pH值,、ORP（Oxidation-Reduction Potential）等參數(shù),，對反應(yīng)系統(tǒng)中出入口、中間溫度和環(huán)境溫度進行監(jiān)測,，為達到最佳有效光照角度,，支架可在20～70°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，同時也兼具IP5防水級別,、耐候性和抗溫沖擊性等在戶外使用時所必備的性能,。

圖5. 泊菲萊科技直接太陽光陣列式平板光化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)

但綠氫的來源不止有電解水的方法。 

日本東京大學(xué)的Kazunari Domen教授團隊^[2]報道了利用鋁摻雜鈦酸鍶（SrTiO₃:Al）光催化分解水制氫,，在1 m²平板反應(yīng)器系統(tǒng)進行放大,，并成功展示了100 m²的平板反應(yīng)器陣列，最高STH達到0.76%,。雖然氫氣生產(chǎn)效率比較低,，但這項研究表明，大規(guī)模的光催化水分解制氫和氣體收集分離是可能的,。 

泊菲萊科技自主研發(fā)的PLR-SPR100太陽光解水反應(yīng)裝置,，專門針對大面積光催化分解水制氫研究而開發(fā),。該裝置是將光催化劑吸附于反應(yīng)器上部，多個反應(yīng)器并聯(lián),，液體在機械泵的作用下從反應(yīng)器的下端流入,、上端流出，液體流過反應(yīng)器,，經(jīng)過太陽光直接照射,，光催化反應(yīng)體系產(chǎn)出氫氣，將光催化分解水產(chǎn)生的氫氣攜帶至氣-液分離裝置,。在氣-液分離裝置內(nèi),，液體繼續(xù)流回至反應(yīng)器中，光催化分解水產(chǎn)生的氫氣從氣-液分離裝置上端逸出,，通過質(zhì)量流量計測量并記錄氫氣產(chǎn)量,，將光催化分解水產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣儲存至氣體收集裝置中。

圖6. 泊菲萊科技PLR-SPR100太陽光解水反應(yīng)裝置

氫能源是未來能源技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要方向,，對“碳達峰”和“碳中和”的實現(xiàn)起到了重要作用,，也是推動能源體系綠色低碳轉(zhuǎn)型的重點，而綠氫的發(fā)展將是重中之重,，泊菲萊科技也會在光催化及其相關(guān)研究領(lǐng)域為其貢獻一份力量,。

以上部分是筆者根據(jù)參考文獻進行翻譯和匯總，筆者水平有限,，如有錯誤,，請大家指正！

參考文獻