我國擁有全球產(chǎn)量最大、價(jià)格最低的副產(chǎn)氫氣——900億立方米/年，以實(shí)際利用500億立方米氫氣計(jì)算，可供200萬輛汽車運(yùn)行。不過專家認(rèn)為，采用化石燃料制氫只是階段性的，未來隨著太陽能成為最重要的可再生能源，太陽能發(fā)電用于電解水制氫將成為可靠的氫氣來源。

　　可見光催化工業(yè)化前景好

　　科學(xué)地利用太陽能光催化制氫是解決能源和環(huán)境問題的重要途徑之一，目前受到日本、美國、歐洲國家等發(fā)達(dá)國家的高度重視。在過去的20多年中，光催化制氫主要集中在紫外光區(qū)。但在地面上，太陽光的紫外光部分僅占其整個(gè)光譜的4%左右，而潛在可用于制氫的光主要分布在可見光區(qū)，約占太陽光的43%。

　　據(jù)清華大學(xué)教授毛宗強(qiáng)介紹，進(jìn)入21世紀(jì)后，人們把研究的重點(diǎn)集中在太陽能可見光區(qū)光催化制氫方面，設(shè)計(jì)合成可見光區(qū)高活性、廉價(jià)的光催化材料，已成為該領(lǐng)域重要的研究方向。近年來，這方面的工作進(jìn)展很快，已報(bào)道的可見光區(qū)分解水制氫的實(shí)驗(yàn)室量子效率可達(dá)到5%左右，若量子效率能達(dá)到15%以上，則可能有工業(yè)化前景。

　　據(jù)悉，利用太陽能光催化制氫的方法主要包括光催化分解水制氫、光熱催化重整生物質(zhì)制氫、光熱催化分解污染物制氫，以及模擬植物光合作用中心的光系統(tǒng)II及放氫細(xì)菌的放氫酶活性中心的結(jié)構(gòu)和功能，光催化分解水制氫等。這些方法涉及的化學(xué)反應(yīng)意義重大，不僅可用于太陽能制氫，還可解決重大環(huán)境問題如減少CO2排放等。

　　今年4月，國內(nèi)有媒體報(bào)道美國研制成功能在水杯中制造氫燃料的“人造樹葉”，此消息引起人們極大關(guān)注。其實(shí)，國內(nèi)科研人員在國家“973”計(jì)劃的資助下，也在進(jìn)行類似研究，并且取得了可喜成果。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李燦院士、西安交通大學(xué)郭烈錦教授、南京大學(xué)鄒志剛教授等也在太陽光直接光催化分解水制氫方面取得成果。鄒志剛教授利用海水代替淡水，取得突破性進(jìn)展。

　　“但是，上述反應(yīng)均為熱力學(xué)上的反應(yīng)，利用太陽能來驅(qū)動(dòng)則需要高效的光-化學(xué)能轉(zhuǎn)換催化劑，這是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。”毛宗強(qiáng)指出，太陽能光催化制氫反應(yīng)的研究是一個(gè)基礎(chǔ)性很強(qiáng)的重大科學(xué)課題，涉及催化化學(xué)、電化學(xué)、生物、光電轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域的核心科學(xué)問題，而且具有重大應(yīng)用意義，一旦突破將會對世界經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大影響。

　　風(fēng)電可“嫁接”到電解水制氫

　　毛宗強(qiáng)表示，發(fā)展氫能是為了應(yīng)對能源危機(jī)，不過眼下氫大多還是來自化石能源，其中煤和天然氣是主要的制氫原料。相對于化石能源制氫而言，水電解制氫不依賴化石能源，也不產(chǎn)生溫室氣體，不過生產(chǎn)成本依然較高。今后，除了太陽能催化制氫以外，水電解制氫還適合在水電、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕�能及核能等電力資源豐富的地區(qū)大力發(fā)展。

　　“利用新型非并網(wǎng)風(fēng)電來發(fā)展電解水制氫技術(shù)，可以在大規(guī)模、超大規(guī)模風(fēng)電場充分利用風(fēng)能發(fā)電，通過必要的技術(shù)創(chuàng)新與集成，不經(jīng)過常規(guī)電網(wǎng)而直接用于規(guī)模化制氫、制氧。”毛宗強(qiáng)介紹，將風(fēng)電“嫁接”到電解水制氫技術(shù)上，基本不產(chǎn)生污染，并可100%地利用風(fēng)電替代大量的化石能源，大大減少溫室氣體排放。此外，還可以減輕風(fēng)電并網(wǎng)對電網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊，大規(guī)模發(fā)展和應(yīng)用風(fēng)電能。

　　在此次香山科學(xué)會議上，專家們還針對微藻和水葫蘆等水生生物質(zhì)發(fā)酵制氫技術(shù)中的問題，特別是對微藻及水葫蘆的來源、制氫的成本，以及可持續(xù)性等問題進(jìn)行了深入討論。他們認(rèn)為，目前在生物質(zhì)發(fā)酵制氫的成本中，最大的問題是如何保持穩(wěn)定的發(fā)酵溫度以及縮短反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)大自然中的微藻及水葫蘆也存在資源枯竭的問題，這些方面應(yīng)成為該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。

　　制氫儲氫一體化是方向

　　專家認(rèn)為，今后我國在氫制備研究領(lǐng)域應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注這些問題：太陽能光催化，即太陽能光電催化制氫等可再生制氫技術(shù)；谷電利用，非并網(wǎng)風(fēng)電制氫技術(shù)；制氫與儲氫集成的可行性，即太陽能制氫或電解水制氫與大規(guī)模儲氫的耦合。

　　從目前的技術(shù)發(fā)展來看，制氫儲氫一體化技術(shù)可大幅降低能耗，而太陽能制氫與大規(guī)模儲氫相結(jié)合是未來一體化技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。專家提出應(yīng)努力提高電解水制氫工藝的電解效率，節(jié)能降耗。