新方案可提高光電化學分解水制氫技術經濟性

德國一個研究團隊日前在英國《自然·通訊》雜誌上發表論文説，在光電化學分解水制氫過程中同時利用氫氣生産高附加值的化學品，可以提高産出價值，增強該技術在經濟上的可行性。

光電化學分解水是清潔能源熱門研究方向之一，該技術利用半導體材料吸收太陽光，在催化劑作用下直接分解水，得到氫氣和氧氣。近年來該技術的能量轉化效率顯著提高，但與化石燃料制氫相比，該技術在經濟上仍不具有競爭力。

德國亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心（HZB）等機構研究人員建立了一個模型，在光電化學分解水制氫的反應裝置裏同時用生成的氫氣將衣康酸轉化為甲基丁二酸。研究人員詳細計算了生産過程的能量消耗和産出，結果顯示，只需將反應生成的很少一部分氫氣用於化學品生産，就能大幅縮短能量回收期。

能量回收期是指一套生産系統需要多長時間收回它整個壽命週期內的能量成本。研究人員以一種當前研究較多的光電化學分解水制氫方案為基礎計算發現，假設太陽能轉化為氫的效率是5%，在這種情況下如果只生産氫氣，能量回收期為17年；如果將2%的氫氣用於轉化衣康酸，就能把能量回收期縮短一半；使用30%的氫氣與衣康酸反應，則能在兩年內收回全部能量投入。

研究人員説，這種將兩套反應耦合起來的生産系統較為靈活，可以調整用於生産其他化學品。他們下一步將在實驗室中驗證該系統的表現。