有統(tǒng)計顯示，我國所蘊藏的生物質(zhì)能資源達(dá)到近年能源年消耗總量（13億噸標(biāo)準(zhǔn)煤）的一半，而太陽能資源更是能源年消耗總量的2000倍。在傳統(tǒng)能源日趨匱乏的今天，新能源對于保障能源安全的作用不可忽視。
眾所周知，能源是人類賴以生存、發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。保障能源安全，已成為世界各國政府的重要目標(biāo)。能源的發(fā)展不但要保證量的需要，而且必須滿足可持續(xù)發(fā)展對質(zhì)的要求。利用太陽能分解水和生物質(zhì)制氫，可以將能量密度低、分散性強、不穩(wěn)定、不連續(xù)、隨時間、季節(jié)以及氣候變化的可再生能源轉(zhuǎn)化為能量密度高、可儲存、可運輸、無污染的氫能，是最具發(fā)展前途的可再生能源利用途徑之一，也是當(dāng)前能源科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)研究國際競爭的焦點之一，對解決能源緊缺、減小環(huán)境污染壓力具有重大意義。
據(jù)統(tǒng)計，我國太陽能和生物質(zhì)能的資源量分別約為近年能源年消耗總量的2000倍和0.5倍，開發(fā)潛力巨大。但截至目前，我國仍缺乏高效低成本大規(guī)模利用可再生能源的有效手段，大多數(shù)可再生能源利用技術(shù)仍處于初始發(fā)展階段，工藝水平落后、生產(chǎn)規(guī)模小、成本高，尚不能與常規(guī)能源進(jìn)行競爭。
相對于化石能源而言，多數(shù)可再生能源能量密度低、分散性強、不穩(wěn)定、不連續(xù)，隨時間、季節(jié)以及氣候等變化，造成現(xiàn)有可再生能源利用技術(shù)的成本高、效率低，大規(guī)模推廣應(yīng)用困難。為使太陽能能夠連續(xù)、穩(wěn)定地輸出并最終可以獨立地同常規(guī)能源競爭，必須很好地解決蓄能問題。
氫具有能量密度高、無污染、可儲存、可運輸?shù)纫幌盗袃?yōu)點。隨著燃料電池技術(shù)的迅猛發(fā)展，氫作為首選燃料顯得越來越重要。地球上自然存在的單質(zhì)氫很少，氫多以化合態(tài)存在，最常見的形式是水和有機物（如石油、天然氣、煤炭及生物質(zhì)等）。制氫就是從各種氫的化合物中提取單質(zhì)氫的過程，這一過程需要耗費能源，這些能源既可是化石能源，也可是核能和各種可再生能源。目前相當(dāng)一部分工業(yè)用氫來源于天然氣、石油和煤等化石能源，雖然化石能源制氫的生產(chǎn)技術(shù)與工藝成熟，但由于資源有限、不可再生，且在生產(chǎn)過程中排放大量CO2，因而只能作為過渡性的制氫技術(shù)。
目前將氫作為能源載體或燃料使用仍過于昂貴。與化石能源制氫相比，目前可再生能源制氫技術(shù)還不成熟，經(jīng)濟上缺乏競爭力。國際上許多大型氫能研究計劃都把利用可再生能源生產(chǎn)廉價氫作為重要目標(biāo)。如國際能源署（IEA）1977年啟動“氫能生產(chǎn)及利用協(xié)定”，將氫能的研究推向國際化，其戰(zhàn)略目標(biāo)是在21世紀(jì)開創(chuàng)“氫能經(jīng)濟新時代”，日本政府的“新日光計劃”、世界能源網(wǎng)計劃“WE-Net”等將高效光解水制氫技術(shù)、儲氫和氫燃料電池發(fā)電技術(shù)等作為主要研究課題，計劃在2030年實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的氫能生產(chǎn)和利用。
直接利用太陽能分解水制氫是最具吸引力的可再生能源制氫途徑，也是全世界科學(xué)界關(guān)注的熱點。長期以來，困擾太陽能光解水制氫研究的主要問題，在于人們所發(fā)現(xiàn)和研制的光催化劑大多僅在紫外光區(qū)（波長小于400NM）穩(wěn)定有效，而紫外光僅占太陽光總能譜的不足5‰，能夠在可見光區(qū)使用的光催化劑不但催化活性低，而且?guī)缀醵即嬖诠飧g現(xiàn)象，需使用犧牲劑進(jìn)行抑制，能量轉(zhuǎn)化效率低。同時缺乏能夠使光生電荷與空穴有效分離，并阻止產(chǎn)出的氫氣和氧氣重新結(jié)合等逆反應(yīng)發(fā)生的合適的光催化體系。因此尋找和制備高效穩(wěn)定低成本的可見光催化劑以及構(gòu)建有效的光解水制氫體系成為太陽能光解水制氫技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。
利用太陽能規(guī)模制氫從能源、材料、化學(xué)、生物等學(xué)科領(lǐng)域綜合滲透與交叉的角度出發(fā)，將重點進(jìn)行太陽能光解水、太陽能熱解水和生物質(zhì)制氫兩類可再生能源制氫的基礎(chǔ)理論研究，致力于建立大規(guī)模高效低成本制氫的理論與技術(shù)體系，形成一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)成果，帶動和促進(jìn)能源、材料、化工、生物等學(xué)科和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為我國能源可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的科學(xué)理論和關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。
眾所周知，能源是人類賴以生存、發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。保障能源安全，已成為世界各國政府的重要目標(biāo)。能源的發(fā)展不但要保證量的需要，而且必須滿足可持續(xù)發(fā)展對質(zhì)的要求。利用太陽能分解水和生物質(zhì)制氫，可以將能量密度低、分散性強、不穩(wěn)定、不連續(xù)、隨時間、季節(jié)以及氣候變化的可再生能源轉(zhuǎn)化為能量密度高、可儲存、可運輸、無污染的氫能，是最具發(fā)展前途的可再生能源利用途徑之一，也是當(dāng)前能源科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)研究國際競爭的焦點之一，對解決能源緊缺、減小環(huán)境污染壓力具有重大意義。
據(jù)統(tǒng)計，我國太陽能和生物質(zhì)能的資源量分別約為近年能源年消耗總量的2000倍和0.5倍，開發(fā)潛力巨大。但截至目前，我國仍缺乏高效低成本大規(guī)模利用可再生能源的有效手段，大多數(shù)可再生能源利用技術(shù)仍處于初始發(fā)展階段，工藝水平落后、生產(chǎn)規(guī)模小、成本高，尚不能與常規(guī)能源進(jìn)行競爭。
相對于化石能源而言，多數(shù)可再生能源能量密度低、分散性強、不穩(wěn)定、不連續(xù)，隨時間、季節(jié)以及氣候等變化，造成現(xiàn)有可再生能源利用技術(shù)的成本高、效率低，大規(guī)模推廣應(yīng)用困難。為使太陽能能夠連續(xù)、穩(wěn)定地輸出并最終可以獨立地同常規(guī)能源競爭，必須很好地解決蓄能問題。
氫具有能量密度高、無污染、可儲存、可運輸?shù)纫幌盗袃?yōu)點。隨著燃料電池技術(shù)的迅猛發(fā)展，氫作為首選燃料顯得越來越重要。地球上自然存在的單質(zhì)氫很少，氫多以化合態(tài)存在，最常見的形式是水和有機物（如石油、天然氣、煤炭及生物質(zhì)等）。制氫就是從各種氫的化合物中提取單質(zhì)氫的過程，這一過程需要耗費能源，這些能源既可是化石能源，也可是核能和各種可再生能源。目前相當(dāng)一部分工業(yè)用氫來源于天然氣、石油和煤等化石能源，雖然化石能源制氫的生產(chǎn)技術(shù)與工藝成熟，但由于資源有限、不可再生，且在生產(chǎn)過程中排放大量CO2，因而只能作為過渡性的制氫技術(shù)。
目前將氫作為能源載體或燃料使用仍過于昂貴。與化石能源制氫相比，目前可再生能源制氫技術(shù)還不成熟，經(jīng)濟上缺乏競爭力。國際上許多大型氫能研究計劃都把利用可再生能源生產(chǎn)廉價氫作為重要目標(biāo)。如國際能源署（IEA）1977年啟動“氫能生產(chǎn)及利用協(xié)定”，將氫能的研究推向國際化，其戰(zhàn)略目標(biāo)是在21世紀(jì)開創(chuàng)“氫能經(jīng)濟新時代”，日本政府的“新日光計劃”、世界能源網(wǎng)計劃“WE-Net”等將高效光解水制氫技術(shù)、儲氫和氫燃料電池發(fā)電技術(shù)等作為主要研究課題，計劃在2030年實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的氫能生產(chǎn)和利用。
直接利用太陽能分解水制氫是最具吸引力的可再生能源制氫途徑，也是全世界科學(xué)界關(guān)注的熱點。長期以來，困擾太陽能光解水制氫研究的主要問題，在于人們所發(fā)現(xiàn)和研制的光催化劑大多僅在紫外光區(qū)（波長小于400NM）穩(wěn)定有效，而紫外光僅占太陽光總能譜的不足5‰，能夠在可見光區(qū)使用的光催化劑不但催化活性低，而且?guī)缀醵即嬖诠飧g現(xiàn)象，需使用犧牲劑進(jìn)行抑制，能量轉(zhuǎn)化效率低。同時缺乏能夠使光生電荷與空穴有效分離，并阻止產(chǎn)出的氫氣和氧氣重新結(jié)合等逆反應(yīng)發(fā)生的合適的光催化體系。因此尋找和制備高效穩(wěn)定低成本的可見光催化劑以及構(gòu)建有效的光解水制氫體系成為太陽能光解水制氫技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。
利用太陽能規(guī)模制氫從能源、材料、化學(xué)、生物等學(xué)科領(lǐng)域綜合滲透與交叉的角度出發(fā)，將重點進(jìn)行太陽能光解水、太陽能熱解水和生物質(zhì)制氫兩類可再生能源制氫的基礎(chǔ)理論研究，致力于建立大規(guī)模高效低成本制氫的理論與技術(shù)體系，形成一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)成果，帶動和促進(jìn)能源、材料、化工、生物等學(xué)科和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為我國能源可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的科學(xué)理論和關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。
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編輯：郭烈錦
來源：中國石油報
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本文鏈接：太陽能制氫：留住天賜的光和熱
http:www.mangadaku.com/news/2006-2/20062893810.html
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