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發布時間：2020-09-10 16:27:27
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常用的太陽能制氫技術主要有：太陽能電解水制氫、太陽能熱分解水制氫、太陽能光化學分解水制氫、太陽能光電化學電池分解水制氫以及生物光合作用制氫等。>
1.太陽能電解水制氫 >
電解水制氫的研究比較早，生產工藝也已基本成熟，效率較高(75％～85％)。粗略計算可以表明這種技術具有的潛力：以每平方米大約 600 瓦的太陽光能來算，100 平方米這樣系統可以在一個小時的日照下分離生成3千瓦時以氫氣形式存儲的能量。由于電解水制氫耗電成本過高，缺乏市場競爭力，目前電解水制氫工藝生產的氫氣量只占全世界總制氫量的4％。另外，太陽能發電項目占地面積大、一次性投入多、投資回收期長、綜合發電成本高也制約了太陽能發電與電解水制氫技術的推廣及應用。然而越來越多的能源專家認為，隨著可再生能源發電成本的迅速降低，其與電解水結合制氫的工藝有可能成為未來主要的制氫方式。>
2.太陽能熱分解水制氫 >
水為氫氧化合的產物，儲量豐富，價格低廉，是制取氫氣最理想的原料。太陽能熱分解制氫法主要分為直接熱分解法和間接熱分解法。其中，太陽能直接熱分解水制氫法是將液態或氣態的水加熱到2727℃以上，水分子中的氫和氧即可分解，釋放出氫氣和氧氣，經分離后獲得氫氣，制氫效率比較高。利用聚焦太陽能裝置來加熱水，可以大大降低該技術的實施成本，有利于推廣應用。>
然而太陽能直接熱分解水制氫面臨的挑戰有：>
（1）太陽能集熱裝置高溫的獲取；>
（2）高溫反應器、產物分離及采集器件的材料問題；>
（3）反應器內部混合物直接分離技術的創新。>
太陽能間接熱分解制氫法，亦稱熱化學循環法，通過在水中加入催化劑，降低水分解的所需溫度。經典的一步法制氫途徑主要有金屬或金屬氫化物與水或酸反應，如金屬鈉或氫化鈣與水，鋅與鹽酸，精煉鐵或低價鐵氧化物與水蒸氣反應等。這種方法雖然可以解決產物的分離問題，而且反應所需溫度比直接熱分解法要低，但是為了保證反應連續進行，對反應器材料要求也很高，一般都要求能承受2000K以上的高溫。所以目前熱化學循環法的主要研究方向，是尋找適合較低溫度下分解的金屬/金屬氧化物體系。>
3.太陽能光化學分解水制氫 >
太陽能光化學分解水制氫需在水中加入一種或幾種光敏性物質，作為引發劑或催化劑，增加對太陽光中長波光能的吸收，利用太陽能光化學反應制取氫氣。近年來國際上有關高效光催化劑的研究非常活躍，并已經取得階段性成果。日本研究人員曾設計了一套包括光化學、熱電反應的綜合制氫裝置，每小時可制取氫氣97L，效率可達10％左右。>
4.太陽能光電化學電池分解水制氫 >
利用太陽能直接分解水制氫是最具吸引力的可再生能源制取氫氣的途徑。自從1972年Fujishima和Honda報道：單晶電極上的光解水產氫現象以來，太陽能光電化學分解水制氫與隨后發展起來的光催化分解水制氫已成為全世界關注的熱點。太陽能光電化學電池分解水制氫，從技術上可一舉三得，同時獲得氫氣、氧氣和電能。但總體制氫效率低，且電池電極容易腐蝕，維護費用大，其工藝技術仍需進一步提高。>
所以光電化學分解水的研究方向應該集中在：>
（1）新型復合光電極的設計應與水的分解電位相匹配；>
（2）設計制備光響應范圍寬、量子效率高及無需犧牲劑的新型光解水催化劑。>
5.生物光合作用制氫 >
利用生理代謝過程中能夠產生分子氫的微生物制氫，能源消耗低、環境良好，可以充分利用各種廢棄物，具有利廢治污的功能，是一條重要的可再生能源制氫途徑。目前已報道的產氫過程利用太陽能的微生物可歸納為三類，即真核藻類、藍細菌和厭氧光營養細菌(光合細菌)。由于微生物在產氫的同時也會釋放出氧氣，而氧氣不但能與氫重新結合形成水外，還是促進產氫的氫酶活性抑制劑，進而影響產氫速率。現階段微生物制氫的效率比較低，要實現工程化制氫的目標，還有很多研發工作要做。>
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