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太阳能制氢技术展望
氢能作为二次能源具有能量密度高、热转化效率高、输送成本低、对环境零污染等诸多优点，是最具竞争力的未来能源。直接利用太阳能制氢，具有广阔的发展前景。
4>50 年，日本东京大学的(.?-;***@A J - $S J - $I*K
TJ3 - &K7P〔3B〕- G(+ 光伏电解池体系的制氢效率
超过了5N<=;>。在水I甲醇体系中，G/""***@J 结构杂
多酸盐作为光敏剂制氢，其半波电位介于IU95:V
IU92: F 之间的杂多酸盐产氢效率较高=M>。******@X%B、
王宝辉等人采用7.&K7P - R@ DE(, - 为光催
化体系制氢，其转换效率到达了5O92<=,>。用掺杂
5<[/ 的DER,
修饰原有的光催化体系可以进一
步提高光解水的效率=\>。
〔,〕调整水的电化学势
从理论上讲，半导体的禁带宽度6"]59,2 /F
就能充当光解水的催化剂，但由于存在过电势和
能量损失，最适合的禁带宽度为,9UV,9, /F；太阳
光中最大的光强度在波长:UU J^ 附近，理论上
相当于半导体禁带宽度为592_U92 /F；考虑超电
势的存在，最适合的禁带宽度为59O /F，因此，光
解水的效率普遍较低。但如果能减小水分解的电
化学势6+,(
，就可以用相对较低禁带宽度的光催
化剂光解水制氢，从而有效地提高光解水的效率。
******@X%B 等人在熔融的‘K(+ 中〔:UU a左右〕采用
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R@ 为光催化剂，在:U 倍太阳光强度照射下，光电转换效率到达了!"#$%，并有效地抑止了氢和氧
的再结合&’()。
! 光热化学循环制氢
利用各种光催化剂进行光解水制氢技术的前
景广阔，但是大多数光解水的过程只能利用太阳
能中的紫外光，能量转化效率较低。虽然升高温度
有利于光解水效率的提高&’’)，但在高温下别离氢
气和氧气也是一个高耗能过程，而且危险性较大。
转化效率较高的光催化剂，不是难于制备，就是成
本较高*均不适合大规模地推广应用，因此在继续
深入开发利用光催化剂光解水制氢的同时，有必
要探索其它利用太阳能制氢的新途径。
直接对水进行热分解需要! !!+ ,以上的
温度&’!)，要有高于! -(( . 的高温热源才能实现
有效的分解。目前已经研究出来的热化学循环系
统主要包括：!金属/0、12、34、56 的卤化物作为
氧化复原剂分解水；"178 双组份氧化复原系统；
#蒸汽铁系统&’$)。热化学循环存在着高温下氢氧
的别离、中间物的循环和热化学反应可能产生的
腐蚀、污染等问题，因此，水热解的发展在实践上
受到了较大的限制。
近年来* 利用光学系统大面积地收集和聚集
太阳能已取得了较大的进展。这些聚光体系能够
获得相当于- ((( 倍太阳光强度的能量，如果采
用不成像的二次集热器会获得更高的能量。这些
高辐射能量相当于温度超过$ ((( . 的稳定热
源，它能够实现温度超过! ((( . 的加热效果，
这样为利用太阳能进行热化学循环制氢提供了
可能性。
通过94 : 94; 氧化复原反应的热化学循环太
阳能光解水制氢分! 步进行，从根本上解决了高
温热源和氢氧接触爆炸的问题，其