日本研发一种光触媒板可以提高太阳能转换成氢
发布时间:2021-07-29 23:11

  据参考消息网报道:《日本经济新闻》5月9日报道,氢能源已变成脱碳化所必不可少的燃料。最大的课题是如何制造出足够的氢能源来满足日渐庞大的需求。

  报道称,在日本茨城县中部农村的大片山丘,正在进行的一项研究有可能解决问题。这就是光触媒板。这些白色板子排在一起,浸在水中,达到100平方米,仔细观察其内部,会看到像碳酸饮料那样不断冒出小小的气泡。

  报道还称,板子的主体是光触媒。这是一项不使用电、而通过太阳光照射把水分解为氧和氢的人工光合成技术,目的是把氢作为燃料使用,或者与二氧化碳发生反应而制造出塑料。

  报道指出,该实验由东京大学特聘教授堂免一成、三菱化工、INPEX等的研究团队实施,描绘出在沙漠中建设“氢工厂”的远景。

  据说,在面积相当于本州和九州总和的沙漠里,如果放置相当于3%面积的光触媒板,所得到的氢就可以满足全世界消费能源的量。堂免教授说:“到2050年前后,可以制造出价格和石油、天然气差不多的大量氢燃料。”

  报道称,这项技术的关键是提高能源转换效率,即把太阳能转换成氢能源的效率。堂免教授认为,“要投入商用,估计要达到10%的能源转换效率”,但茨城县的研究显示,即使在夏天,平均的转换效率也还不到1%。

  有测算说,如果效率达到10%,日本国内就可以用240日元(约合2.2美元)的价格制造出1千克氢燃料。政府的长期目标是接近220日元。有分析指出,欧洲、美国的氢燃料价格到2050年将为1美元以下,而在光照强烈的中东,如果使用人工光合成技术,制造出1千克氢燃料仅需要85日元。

  报道表示,利用太阳能发电分解水进而制造氢,目前的效率是20%左右。不过需要两次工程转换,还需要太阳能板和水电解装置。人工光合成则只需要一次工程转换,且只需要光触媒,因此设备投资比较便宜。

  报道指出,实验室的研究能否被加大规模以便在室外进行也是一个课题。在茨城县的研究中,科研人员把粉末状的光触媒涂抹到玻璃板上,做成25厘米见方的板子。丰田汽车集团丰田中央研究所今年4月宣布,研发出转换效率为7.2%的人工光合成装置。虽然是室内的试验,但光触媒板被扩大到了36厘米见方。

  在欧洲,也有研究显示转换效率达到了10%,但增大规模后,因成本增加、装置品质难以保证,所以相关研究未获进一步的进展。

  报道认为,这项研究虽然很艰难,但如果得以实现,将对社会造成巨大冲击,堪与阿波罗计划相提并论。在研发领先于其他国家的人工光合成领域,资源小国日本也有成为行业生态改变者的可能性。

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