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2021-11-01

“氫農場”再上Nature——實現(xiàn)太陽能光催化分解水規(guī)模化應用！

    “氫農場”項目（Hydrogen Farm Project (HFP)）由中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員李燦團隊在《Angew》雜志發(fā)表題為《A Hydrogen Farm Strategy for Scalable Solar Hydrogen Production with Particulate Photocatalysts》成果時提出。“氫農場”項目采用BiVO4晶體充當水氧化光催化劑用以實現(xiàn)用于太陽能存儲和制氫的HFP，實現(xiàn)STC(Solar-to-Chemical)超過1.9％和STH(Solar-to-Hydrogen)超過1.8％，由于這種方法主要類似于農業(yè)農場的過程，即大規(guī)模種植農作物，然后在農作物成熟后集中收獲，因此團隊將其命名為“氫農場”項目。“氫農場”項目需要解決兩個關鍵問題，一是如何實現(xiàn)高效光催化水氧化過程，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。

 

“氫農場”項目伊始，北京泊菲萊科技有限公司便受李燦院士團隊委托進行該項目反應系統(tǒng)的定制研發(fā)工作，該項目現(xiàn)已完成驗收并全面投入使用。

 

氫農場.png

氫農場.png

直接太陽光陣列式平板光化學反應系統(tǒng)采用陣列方式組合，構建反應面積可多達幾百平米，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，為達到有效光照角度，支架可在20～70°范圍內調節(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。

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第一作者：趙越

通訊作者：李燦、李仁貴

通訊單位：中國科學院大連化學物理研究所

DOI:10.1002/ange.202001438

 

李燦院士文獻2.png

 

東京大學Kazunari Domen團隊于將“氫農場”搬上Nature，報告了100 m2的面板反應器陣列在幾個月內的安全運行，該工作以自然光為反應光源，光催化劑噴涂至反應平板上，STH為0.76%，使大面積光催化分解水制備清潔能源工業(yè)化生產成為可能。

東京大學1.png

第一作者：Hiroshi Nishiyama, Taro Yamada

通訊作者：Kazunari Domen
通訊單位： 東京大學
DOI：10.1038/s41586-021-03907-3

 

東京大學文獻1.png

為了使光催化水分解具有實際意義，STH需要達到5~10%才能實現(xiàn)經濟上可行的太陽能光催化制氫，業(yè)界還需要制備出穩(wěn)定性和產氫效率等多方面效果更好的光催化劑。雖然目前的光催化劑在實驗室條件下可以穩(wěn)定測試幾個月，但仍需要更長的使用壽命以實現(xiàn)工業(yè)化生產，早日實現(xiàn)“氫農場”。

北京泊菲萊科技有限公司創(chuàng)立于2006年，是國內商業(yè)化光催化科研儀器的創(chuàng)領者，逐步覆蓋多場（光、電、熱）催化涉及的新能源、環(huán)境、精細化工、藥物化學材料的反應研究與材料表征研究，以及工程示范應用系統(tǒng)，尤其在太陽能、光伏驅動的人工光合作用、分解水產氫、光催化污染物消減治理等前沿研究方向，擁有大量用戶與成功案例，是集研發(fā)、生產、銷售、服務于一體的高新技術企業(yè)。