太阳能光电制氢技术.wps

太阳能光电制氢太阳能光电制氢技术技术 70 年代科学家发现：在阳光辐照下 TiO2之类宽频带间隙半导体，可对水的电解提供所需能量，并析出 O2和 H2，从而在太阳能转换领域产生了一门新兴学科-光电化学。随着光 电化学及光伏技术和各种半导体电极试验的发展，使得太阳能制氢成为发展氢能产业的最佳选择。 1995 年，美国科学家利用光电化学转换中半导体/电介质界面产生的隔栅电压，通过固定两个光粒子床的方法，来解决水的光催化分离问题取得成功22。 其两个光粒子床概念的光电化学水分解机制为： H2的光反应 4H2O+4M°2H2+4OH-+4M+ O2的光反应 4OH-+M+O2+2H2O+4M° 净结果为：2H2O2H2+O2(其中 M为氧化还原介质) 近来，美国国家可再生能源实验室还推出了一种利用太阳能一次性分解成氢燃料的装置。该 装置的太阳能转换率为 12.5%，效率比水的二步电解法提高一倍，制氢成本也只有电解法的 大约 1/4。日本理工化学研究所以特殊半导体做电极，铂对极，电解质为硝酸钾，在太阳光照射下制得了氢，光能利用效率为15%左右。 在太阳能制氢产业方面，1990 年德国建成一座 500kW 太阳能制氢示范厂，沙特阿拉伯已建成发电能力为350kW 的太阳能制氢厂。 印度于 1995 年推出了一项制氢计划，投资 4 800 万美元，在每年有 300个晴天的塔尔沙漠中建造一座 500kW 太阳能电站制氢，用光伏-电解系统制得的氢，以金属氧化物的形式贮存起来，保证运输的安全新能源。 自 90 年代以来，德、 英、 日、 美等国已投资积极进行氢能汽车的开发。 美 国佛罗里达太阳能中心研究太阳能制氢(SH)已达 10年之久，最近用 SH 作为汽车燃料-压缩天然气的一种添加剂，使 SH 在高价值利用方面获得成功，为氢燃料汽车的实用化提供了重要基础。 其他，在对重量十分敏感的航天、航空领域以及氢燃料电池和日常生活中“贮氢水箱”的应用等方面氢能都将获得特别青睐。由于氢是一种高效率的含能体能源，它具有重量最轻、热值高、“爆发力”强、 来源广、 品 质纯净、 贮存便捷等许多优点，因此，随着太阳能制氢技术的发展，用氢能取代碳氢化合物能源将是 21 世纪的一个重要发展趋势。