利用太阳能制氢的方法及发展现状-论文.pdf

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1、·36·材料导报A：综述篇2015年6月(上)第29卷第6期利用太阳能制氢的方法及发展现状陈宏善，魏花花(西北师范大学物理与电子工程学院，兰州730070)摘要发展清洁可再生能源是人类面临的巨大技术挑战，氢气作为一种理想的清洁能源，其制取及储运技术近年来都取得了很大进展。综述了利用太阳能分解水制氢的基本途径及发展现状，主要包括电解水制氢及人工模拟光合作用制氢、半导体光解水及其催化剂以及最有希望实现的高温热化学循环分解水制氢技术。关键词模拟光合作用制氢光解水热化学分解水中图分类号：TK91文献标识码：AD

2、OI：10．11896／j．issn．1005—023X．2015．011．006TheMethodsandDevelopmentStatusforHydrogenProductionfromWater-splittingUsingSolarEnergyCHENHongshan．WEIHuahua(CollegeofPhysicsandElectronicEngineering，NorthwestNormalUniversity，Lanzhou730070)AbstractDevelopmentofac

3、leanandrenewableenergysourceisoneofthekeytechnologicalchallengesformankind．Hydrogenisapotentialidealenergycarrier．andgreatprogresshasbeenachievedforhydrogenproductionandstorageinthepastdecade．Herein，principalmethodsanddevelopmentstatusofhydrogenproductio

4、nfromwater-splittingbyusingsolarenergyarereviewed，whosecontentcoverstheartificialleafsystemforsplittingwaterviathephotosyntheticprocess，thevisiblelight-absorbingsemiconductorsandefficientco-catalystsforphotocatalyticwatersplitting，andthemost-likely-to—su

5、cceedthermochemicalwatersplittingcycles．Keywordshydrogenproductionviaphotosyntheticprocess，photocatalyticwatersplitting，thermochemicalwatersplitting的作用下将天然气转化为H和CO，再经过变压吸附等过0引言程得到高纯度的氢气，典型的工艺条件要求温度约750~850随着世界经济的发展，人们对能源的需求不断增加，而℃，压力为2～3MPa_5]。由于煤炭在我国的能源

6、结构中占现今能源所依赖的化石燃料正迅速耗尽，并且以化石燃料为据很大的比重，故煤气化制氢可作为寻求经济高效制氢方法主的能源结构还对人类的生存环境产生严重的污染。寻找的过渡。储量丰富、清洁安全的新能源是人类社会可持续发展的重要氢作为能源使用时其需求量很大，必须寻求绿色、经济保证，同时也是研究者面临的最具挑战性的课题。氢的储量的制氢方法。氢的生产有不同的分类方法。氢是二次能源，丰富，清洁无污染，单位热值是汽油的3倍，是最具潜质的理其生产需消耗一次能源，可根据一次能源的形式进行分类，想能源]。氢能的发展需要解决

7、3个关键问题，即氢的生另外也可以通过氢的来源对其获取途径进行分类，如分解水产、储运和燃烧。氢燃料电池技术已发展得非常成熟_2]，如或生物质制氢。由于地球上的能源除核能外基本都直接来今氢的制取和储运技术也取得了较大的进展I3]，但离实际应自于太阳能，故本文主要对利用太阳能分解水制氢的方法及用仍有相当的距离。发展现状进行综述。氢是地球上储量最丰富的元素之一，但以单质分子存在1电解水及人工模拟光合作用制氢的量很小，因此以氢为基础的能源发展首先需要解决氢的规模生产。目前，全世界的氢气年总产量约为4千万t，主要是

8、电解水制氢是最传统的制氢方法，虽然它消耗的一次能用作化工原料，如石油精炼、合成氨等。就产氢方式而言，约源是电，但它能把间断性不稳定的风电、太阳能等直接转化5O来自天然气的蒸汽重整，3O来自重油重整，18来自为氢能。电解水制氢的成熟技术主要有两种，即碱性电解液煤的气化_4]。天然气制氢主要采用天然气水蒸气重整技术，和质子交换膜分解水嘲。将一对电极浸没在20％～30％氢首先将压缩并脱硫后的天然气与水蒸气混合，然后在催化剂氧化钾电解液中，中间隔一