太陽能-氫能轉換

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

　　1、太陽能電解水制氫。電解水制氫是目前應用較廣且比較成熟的方法，效率較高（75％-85％），但耗電大，用常規電制氫，從能量利用而言得不償失。所以，只有當太陽能發電的成本大幅度下降后，才能實現大規模電解水制氫。

　　2、太陽能熱分解水制氫。將水或水蒸汽加熱到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。

    3、太陽能熱化學循環制氫。為了降低太陽能直接熱分解水制氫要求的高溫，發展了一種熱化學循環制氫方法，即在水中加入一種或幾種中間物，然后加熱到較低溫度，經歷不同的反應階段，最終將水分解成氫和氧，而中間物不消耗，可循環使用。熱化學循環分解的溫度大致為900-1200K，這是普通旋轉拋物面鏡聚光器比較容易達到的溫度，其分解水的效率在17．5％-75．5％。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，并造成環境污染。

　　4、太陽能光化學分解水制氫。這一制氫過程與上述熱化學循環制氫有相似之處，在水中添加某種光敏物質作催化劑，增加對陽光中長波光能的吸收，利用光化學反應制氫。日本有人利用碘對光的敏感性，設計了一套包括光化學、熱電反應的綜合制氫流程，每小時可產氫97升，效率達10％左右。

    5、太陽能光電化學電池分解水制氫。1972年，日本本多健一等人利用n型二氧化鈦半導體電極作陽極，而以鉑黑作陰極，制成太陽能光電化學電池，在太陽光照射下，陰極產生氫氣，陽極產生氧氣，兩電極用導線連接便有電流通過，即光電化學電池在太陽光的照射下同時實現了分解水制氫、制氧和獲得電能。這一實驗結果引起世界各國科學家高度重視，認為是太陽能技術上的一次突破。但是，光電化學電池制氫效率很低，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，性能不穩定，所以至今尚未達到實用要求。

6、太陽光絡合催化分解水制氫。從1972年以來，科學家發現三聯毗啶釘絡合物的激發態具有電子轉移能力，并從絡合催化電荷轉移反應，提出利用這一過程進行光解水制氫。這種絡合物是一種催化劑，它的作用是吸收光能、產生電荷分離、電荷轉移和集結，并通過一系列偶聯過程，最終使水分解為氫和氧。絡合催化分解水制氫尚不成熟，研究工作正在繼續進行。

　　7、生物光合作用制氫。40多年前發現綠藻在無氧條件下，經太陽光照射可以放出氫氣；十多年前又發現，蘭綠藻等許多藻類在無氧環境中適應一段時間，在一定條件下都有光合放氫作用。目前，由于對光合作用和藻類放氫機理了解還不夠，藻類放氫的效率很低，要實現工程化產氫還有相當大的距離。據估計，如藻類光合作用產氫效率提高到10％，則每天每平方米藻類可產氫9克分子，用5萬平方公里接受的太陽能，通過光合放氫工程即可滿足美國的全部燃料需要。