為什麼不能用太陽能電解水生產氫氣?

新能源


怎麼不能了?當然可以呀,理論上實際上都可以。

德國利用太陽能電解水制氫技術取得進展

太陽能制氫_互動百科

太陽能電解水成氫與氧

視頻封面BEX-8601_太陽能電解水裝置_Brolight視頻


從標籤上看大致覺得題主是知道這項技術的,問的是為什麼現在還沒有,認真回答

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首先強調這項研究是必須的。氫氣是未來代替化石能源的主力,燃燒效率高,清潔,無污染,可再生。

太陽能製備氫的技術很多:太陽能電解水制氫,太陽能熱化學制氫,太陽能光化學制氫,太陽能光解水制氫,太陽能熱解水制氫和光合作用制氫等等。

常規上大家討論的太陽能電解水,指的是電解水制氫,就是把太陽能先轉化為電能,通過電化學過程可實現光電分解水製取氫氣。這項技術被稱為太陽能光伏制氫系統。但由於太陽能-氫的轉換效率較低,在經濟上太陽能電解水制氫還是難以與傳統的電解水制氫相比。

既然說到這個就多說一下,近年來進展比較多的是太陽能光解水制氫,主要有光電化學法、均相光助絡合法和半導體光催化法。其中以半導體光催化法最有前途,就是用半導體光敏催化劑來製備氫氣。這項技術隨著凝聚態物理近年來對晶體研究的快速發展,催化劑的光吸收範圍(波段),轉化效率都在一直提高。目前的研究方向在納米n-TiO2的光電極催化、新型金屬氧化物/複合金屬氧化物半導體光催化、硼氫化物水解、鹽/金屬鹽複合半導體光催化和金屬複合有機半導體催化水解制氫等領域。

同時科學家開始將各種技術融合起來,比如光伏技術和電解技術組合的光伏電解水制氫。半導體催化和電解結合的半導體光催化太陽能電解水制氫技術。而大混合的太陽能及混合動力半導體光催化電解水制氫技術研究將成為今後的主要技術路線之一。

稍微有點答非所問,不過個人覺得答主的思路也許有盲點就擴充一下。一般在研究領域很少有絕對的能不能,一般是多種方法各有利弊,由不同的小組研究。一旦某種方法出現了某些突破,弊端得到了一定程度的克服,就可能成為今後的主流。


我是來反對第一那個四票說利用太陽能電解水制氫無用的

當前太陽能利用的最大問題在於儲存,儘管電解水制氫會有損耗,但是氫氣是目前最好的儲存太陽能的方式。

最後,題主的問題很難回答,因為早在幾年前就有很多關於利用太陽能電解水製取氫氣的工作了,最轟動的應該是MIT的artificial leaf。倒不如說是為什麼目前沒有大規模應用,原因在於制氫的電極。最好的電極,應該是超電勢比較低,現在已知的是鉑,但是太貴了,目前科學家們工作的方向就是找到便宜、可重複使用、接近於Pt性能的電極


額 其實我是看到新能源那三字才評論的。。。。你如果把太陽能電解水產生氫氣做能源的話。。。。你為么不直接利用太陽能轉化的電能啊。。。 又從電能到化學能。。。多了一步就多了很多的損耗

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其實吧~~~這個想法 最好就是找到一種高效的催化劑 通過太陽光來使水分解出氫氣~~~

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採用太陽能裂解水產生氫氣和氧氣是近幾十年來科研人員的一個重要研究目標。

不管這個過程中各個組件、材料性能研究有多深入,實現最終的工業化生產應用需要的是能夠直接將太陽能裂解水產氫的器件。那麼,一個太陽能驅動水分解器件至少需要以下幾個部分:光吸收劑,產氫電催化劑,電解液和分離產物(氫氣和氧氣)的隔膜層。目前來看,考慮到最關鍵的點:效率,穩定性和可大規模化生產性,最主要的限制因素是各個部分的選擇問題。

事實上,光吸收劑、產氫電催化劑和隔膜也都需要考慮效率、穩定性和可規模化生產性這三個主要問題。但是,困難的第一個方面來自於這些材料不能任意的組裝起來成為一個太陽能裂解水系統,在互相兼容的條件下,每一部分都採用最優材料並不一定能夠得到最好的效果。

困難的第二個方面來自裂解水系統的物理性組裝。比如,當直接把最有效的催化劑沉積到光吸收劑上時往往不能得到最好的複合光電極效果。有文獻報道BiVO4光陽極在負載了Pt或Co的氧化物時將會得到最佳的OER效果,而不是目前公認的效果最好的Ir的氧化物。

困難的第三個方面是材料的可大規模生產性。研究者們一直在尋找地球上富含的元素製備材料,來取代目前性能較優的貴金屬催化劑,這就涉及到新材料的開發,需要大量的投入和時間。

每一個細小的問題都需要科研人員長期的投入研究,展開的話都是非常深的課題,也有非常多的研究文獻,不過我想這一個目標在經過長期不斷的努力下會有突破性的一天。

參考文獻

1. J. A. Turner, Sustainable hydrogen production. Science, 2004, 305, 972.

2. J. R. McKone, N. S. Lewis and H. B. Gray, Will solar-driven water-splitting devices see the light of day? Chem. Mater. 2014, 26, 407.


辣雞不如光合反應


傳說中的artificial leaf,其實原理很簡單,把太陽能電池的電極連上用於催化分解水的貴金屬電極就行了,不過對器件的製作要求挺高,而且受制於所使用的太陽能電池的效率。

當然這也只是利用太陽能生產氫氣的一個途徑,相信還有其他方法。

氫氣作為一種可以儲存運輸的能源載體和電相比還是有不少優勢的,不過目前最制約氫氣利用的也是它的儲存和運輸。


可以做到

正在做

目前成本偏高,據說需要技術革命


可以啊,現有的問題是,很多課題組在做的催化劑,只能對紫外線(uv)進行吸收,但UV只佔整個光譜的百分之五,等於很多太陽能都不能利用到。吸收可見光的催化劑也有在做,但產量比吸收紫外光的催化劑低不少。還有很多關於催化劑自身的問題,比如如何解決electron-recombination問題,從而提高氫氣產量;sacrificial alcohol的選用和調製的比例,等等。


當然能,然後你準備拿氫氣做啥?燃燒發電?

太陽能發的不就是電么...


植物這樣做已經上億年了。。。


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