“有了“氢农场”，太阳能光分解水制氢效率创国际新高！”

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科学技术日报记者郝晓明

用太阳能光催化分解水制氢可以将太阳能转化为化学能储存起来，是科学家长历时以来的梦想。 利用太阳能有效地水解氢不仅可以缓解人类的能源问题，还可能代替化石能源改变世界的能源结构。

但是，光催化过程又是跨越多个时间尺度的许多复杂的反应过程，涉及化学、物理、生物等多学科的前沿科学。 记者今天从中科院大连化学物理所获悉，该所催化基础国家要点实验室的李灿院士、李仁贵研究员等在太阳能可规模化分解水制氢方面取得新进展，率先提出并验证了新的“氢气农场”战略。 策略基于粉末纳米粒子光催化太阳能分解水制氢，太阳能光催化全分解水制氢效率创国际最高纪录。 这项研究成果日前发表在《德国应用化学》上。

在自然光合成原理的启发下，研究小组借鉴大规模作物栽培方法，首次提出并验证了基于粉末纳米粒子光催化的太阳能规模化分解水制氢的“氢气农场”战略。 这与国际上报告的新战略不同。 该战略的实现需要处理两大重要问题，即实现高效光催化氢氧化储存太阳能工艺的方法，以及抑制在纳米粒子光催化剂表面生成的氧化状态与还原状态储存介质之间的反应(即逆反应)的方法。

中科院大化所研究员李仁贵表示，“氢气农场”战略参考自然光合成中光化学系ⅱ和光化学系ⅰ空之间的分离，以及光反应和暗反应/ [/k0/]之间的分离原理，分析了分解水反应中的氢氧化反应和质子还原反应/ /

研究小组还根据晶面间的光电荷分离原理，通过精确控制钒酸铋光催化氧化和还原反应晶面的暴露比例，优化光催化氢氧化反应性能，在以fe3+/fe2+离子对为储能介质的条件下，可见光下光催化氢氧化量子效率达到60%以上。 从“氢农场”系太阳能到氢能转换效率超过1.8%也是基于目前国际上报道的纳米粒子，并利用催化剂不同暴露晶面之间的电荷分离特征和室外太阳辐射条件下的试验，验证了“氢农场”战略的可行性，并取得了基础研究成果