大规模的绿氢从哪来？

氢，是宇宙中最古老的元素，太阳诞生之前它就已经存在了；氢，也是宇宙中最丰富的元素，氢原子占了整个宇宙原子数的88.6%。不仅水中有氢，太阳的能量来源于氢，未来地球的主要能量来源可能是氢能。绿氢是利用太阳能、风能等可再生能源生产出的氢能源，目前，可以用“绿电”制“绿氢”或光催化分解水制氢等方式生产绿氢。其中，“绿电制绿氢”就是用风、光、水、地热等可再生能源发电，接着再通过绿电分解水而生产的H₂，其碳排放极低。

自去年我国“双碳”目标提出以来，绿氢在国内掀起了多波热潮。大规模、低成本、清洁的绿氢从哪来？

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中国科学院院士、中国科学技术大学化学与材料科学学院院长李灿院士团队^[1]利用太阳能等可再生能源产生的电力电解水生产氢，并将二氧化碳与氢合成为甲醇等便于储运的绿色液态燃料。

“氢农场”项目需要解决两个关键问题：一是如何实现高效水氧化光催化过程。二是如何抑制纳米光催化剂表面生成的氧化态和还原态物种之间的反应^[1]。（想了解氢农场的详细信息可点击此处▶）

泊菲莱科技受李灿院士团队委托定制开发了反应面积为5 m²的直接太阳光阵列式平板光化学反应系统，利用太阳能光催化技术进行光化学反应的研究。该系统采用阵列方式组合，将光催化剂涂敷于反应系统上表面，利用户外直接太阳光照射完成光催化分解水的反应。直接太阳光阵列式平板光化学反应系统可监测辐照度、紫外辐射、辐照总量、溶液度pH值、ORP（Oxidation-Reduction Potential）等参数，对反应系统中出入口、中间温度和环境温度进行监测，为达到最佳有效光照角度，支架可在20～70°范围内调节，同时也兼具IP5防水级别、耐候性和抗温冲击性等在户外使用时所必备的性能。

泊菲莱科技直接太阳光阵列式平板光化学反应系统

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除了电解水制绿氢，日本东京大学的Kazunari Domen教授团队^[2]报道了利用铝掺杂钛酸锶（SrTiO₃:Al）光催化分解水制氢，在1 m²平板反应器系统进行放大，并成功展示了100 m²的平板反应器阵列，最高STH达到0.76%。虽然氢气生产效率比较低，但这项研究表明，大规模的光催化水分解制氢和气体收集分离是可能的。
泊菲莱科技自主研发的PLR-SPR100太阳光解水反应装置，专门针对大面积光催化分解水制氢研究而开发。该装置是将光催化剂吸附于反应器上部，多个反应器并联，液体在机械泵的作用下从反应器的下端流入、上端流出，液体流过反应器，经过太阳光直接照射，光催化反应体系产出氢气，将光催化分解水产生的氢气携带至气-液分离装置。在气-液分离装置内，液体继续流回至反应器中，光催化分解水产生的氢气从气-液分离装置上端逸出，通过质量流量计测量并记录氢气产量，将光催化分解水产生反应产生的氢气储存至气体收集装置中。

泊菲莱科技PLR-SPR100太阳光解水反应装置氢能源是未来能源技术革命和产业发展的一个重要方向，对“碳达峰”和“碳中和”的实现起到了重要作用，也是推动能源体系绿色低碳转型的重点，而绿氢的发展将是重中之重，泊菲莱科技也会在光催化及其相关研究领域为其贡献一份力量。

参考文献

[1] Zhao Yue, Li Rengui*, Li Can*, et. al. A Hydrogen Farm Strategy for Scalable Solar Hydrogen Production with Particulate Photocatalysts[J]. Angew, 2020, 132(24), 9740.

[2] Nishiyama, Hiroshi, Yamada, Taro, Kazunari Domen*, et. al. Photocatalytic Solar Hydrogen Production from Water on a 100 m²-scale[J]. Nature, 2021, 598, 304.

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北京泊菲莱科技有限公司创立于2006年，是集研发、生产、销售、服务于一体的国家级高新技术企业，致力于开发智能化、高精度、高性能的高科技设备企业。泊菲莱科技拥有多种自主知识产权，现已应用于新能源、药物合成、精细化工等各类科研领域，在立足于国内市场的同时，多款产品也远销海外。泊菲莱科技荣获国家级高新技术企业、中关村高新技术企业、2020年北京市第一批“专精特新”企业等称号，先后获得ISO9001质量体系认证、GB/T27922-2011《商品售后服务评价体系》五星级标准企业等资质。

泊菲莱科技不仅拥有雄厚的研发实力，也一直秉持着“以客户为中心”的服务理念和“创见、实干、卓越”的企业精神，作为科技型高新企业，积极创导各类光源的尖端科技，不断革新，不断挑战，以卓越创新的进取精神，推动自身的不断成长和壮大。

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