新方案可提高光电化学分解水制氢技术经济性

  德国一个研究团队日前在英国《自然·通讯》杂志上发表论文说，在光电化学分解水制氢过程中同时利用氢气生产高附加值的化学品，可以提高产出价值，增强该技术在经济上的可行性。

  光电化学分解水是清洁能源热门研究方向之一，该技术利用半导体材料吸收太阳光，在催化剂作用下直接分解水，得到氢气和氧气。近年来该技术的能量转化效率显著提高，但与化石燃料制氢相比，该技术在经济上仍不具有竞争力。

  德国亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心（HZB）等机构研究人员建立了一个模型，在光电化学分解水制氢的反应装置里同时用生成的氢气将衣康酸转化为甲基丁二酸。研究人员详细计算了生产过程的能量消耗和产出，结果显示，只需将反应生成的很少一部分氢气用于化学品生产，就能大幅缩短能量回收期。

  能量回收期是指一套生产系统需要多长时间收回它整个寿命周期内的能量成本。研究人员以一种当前研究较多的光电化学分解水制氢方案为基础计算发现，假设太阳能转化为氢的效率是5%，在这种情况下如果只生产氢气，能量回收期为17年；如果将2%的氢气用于转化衣康酸，就能把能量回收期缩短一半；使用30%的氢气与衣康酸反应，则能在两年内收回全部能量投入。

  研究人员说，这种将两套反应耦合起来的生产系统较为灵活，可以调整用于生产其他化学品。他们下一步将在实验室中验证该系统的表现。