太陽能熱化學(xué)氫（STCH）完全依靠可再生太陽能驅(qū)動氫氣生產(chǎn)，得到的是沒有二氧化碳排放的“綠氫”。但現(xiàn)有STCH的效率有限，只有約7%的入射陽光用于制造氫氣。據(jù)發(fā)表于16日出版的《太陽能》雜志上的一篇論文介紹，美國麻省理工學(xué)院科學(xué)家設(shè)計出了更高效的STCH系統(tǒng)，可利用40%的太陽熱量，直接分解水并產(chǎn)生氫氣。
新系統(tǒng)的核心是兩步熱化學(xué)反應(yīng)：首先讓金屬接觸水蒸氣，使其從蒸汽中吸收氧氣，留下氫氣。一旦分離出氫氣，氧化的金屬就會在真空中重新加熱，逆轉(zhuǎn)生銹過程并使金屬“再生”。去除氧氣后，金屬可被冷卻并再次暴露在蒸汽中，產(chǎn)生更多氫氣，這個過程可重復(fù)數(shù)百次。
該系統(tǒng)將與現(xiàn)有太陽能熱源協(xié)同工作。這些太陽能熱源包括由數(shù)百個鏡子組成的聚光太陽能發(fā)電廠，其能收集陽光并反射到中央接收塔，STCH系統(tǒng)隨后會吸收接收器的熱量，并引導(dǎo)其用于分解水產(chǎn)生氫氣。這個過程與電解水生產(chǎn)氫氣過程大相徑庭，后者使用電而非熱來分解水。
研究人員對概念設(shè)計進行了詳細(xì)模擬，發(fā)現(xiàn)它將顯著提高STCH的效率，從以前的7%提高到40%。該團隊計劃明年建立一個原型系統(tǒng)，在美國能源部實驗室的聚光太陽能設(shè)施中進行測試。
研究團隊指出，利用太陽能量效率的提高有望降低系統(tǒng)的總成本，其最終目標(biāo)是用一種完全由太陽能驅(qū)動的新型反應(yīng)堆系統(tǒng)生產(chǎn)完全綠色、無碳的氫燃料。
