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将太阳能转化为氢能的方法

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020/06/19 0:53:13 * 浏览: 0
氢能是一种高级能源。可以通过分解水或其他方式将太阳能转换为氢能,即通过太阳能产生氢。主要方法如下:1.太阳能电解水产生氢气。目前,电解水制氢是一种广泛使用且相对成熟的方法,效率高(75%-85%),但它消耗大量电能。使用常规电力生产氢不会在能源利用方面获得回报。因此,只有大大降低了太阳能发电的成本,才可以使用大规模的水电解来产生氢。 2.太阳热分解水产生氢。当水或蒸汽加热到3000K以上时,水中的氢气和氧气会分解。该方法具有高的制氢效率,但是需要高功率的浓缩器来获得如此高的温度。该方法通常不用于产生氢。 3.通过太阳热化学循环制氢。为了降低太阳能直接热分解水以产生氢气所需的高温,开发了一种热化学循环制氢方法,即向水中添加一种或几种中间体,然后加热至较低的温度,然后通过不同的反应阶段。水被分解成氢气和氧气,中间体不被消耗,可以循环使用。热化学循环分解的温度大约为900-1200K,这是普通旋转抛物线镜式冷凝器容易达到的温度,水的分解效率为17.5%-75.5%。主要问题是中间体的减少,即使减少99.9%-99.99%,也必须补充0.1%-0.01%,这会影响氢气的价格并造成环境污染。 4.太阳光化学分解水产生氢。该制氢过程与上述热化学循环制氢相似。将一定的光敏物质作为催化剂添加到水中,以增加在阳光下对长波光能的吸收,并且氢通过光化学反应产生。日本某人利用碘对光的敏感性来设计包括光化学和热电反应在内的全面的制氢工艺。它每小时可以产生97升氢气,效率约为10%。 5.太阳光电化学电池分解水产生氢。 1972年,日本的Honda Kenichi等人使用n型二氧化钛半导体电极作为阳极,并使用铂黑作为阴极来制造太阳能光电化学电池。在阳光下,阴极产生氢,阳极产生氧。两个电极使用导线,通过该连接将有电流通过,即光电化学电池在阳光照射下同时实现水的分解以产生氢,氧并获得电能。该实验的结果引起了全世界科学家的高度关注,被认为是太阳能技术的突破。然而,光电化学电池的制氢效率很低,仅为0.4%,只能吸收日光中的紫外线和近紫外线,电极易腐蚀,性能不稳定,尚未达到实用化。要求。 6.阳光配合物,催化水分解产生氢。自1972年以来,科学家发现三重吡啶加标络合物的激发态具有转移电子的能力,并催化该络合物的电荷转移反应,因此建议利用此过程通过水的光解产生氢。该络合物是催化剂,其作用是吸收光能​​,产生电荷分离,电荷转移和聚集,并通过一系列偶联过程,最终将水分解为氢和氧。水的复杂催化分解以产生氢气尚未成熟,研究工作仍在继续。 7.通过生物光合作用产生氢。 40多年前发现,绿藻可以在厌氧条件下释放氢,十多年前发现,许多藻类蓝藻等蓝藻在一段时间内适应无氧环境,并且在某些条件下具有光合作用释放。氢。目前,由于对光合作用和藻类氢的释放机理的了解不足,藻类氢的释放效率非常低,实现工程制氢的距离还很远。据估计,如果藻类光合作用的产氢效率提高到10%,藻类每天每平方米可产生9摩尔氢,并且50,000平方公里的太阳能可以满足美国的所有燃料需求。国家通过光合氢释放项目。 。