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21世紀以來，隨著全球應對氣候變化的壓力不斷增大，世界各國也逐漸將碳中和納入國家戰(zhàn)略規(guī)劃里面，人們對于潔凈能源的需求日益增加，以新能源替代化石燃料的過程中，實現(xiàn)溫室氣體與污染物的排放，最后達到零碳排放的目的。在這個時候，氫能作為21世紀的“明星”能源，以無污染、零碳排放、高熱值等優(yōu)勢逐漸被越來越多的國家引起重視。
那么在制氫技術中，被大家所認可的最具有前景的太陽能制氫技術與核能制氫技術中，哪個才是未來？
太陽能制氫
太陽能制氫是利用太陽能有光分解制取氫氣,在這個過程中，太陽能發(fā)電和電解水兩部分組合成為太陽能制氫系統(tǒng)。截至目前，太陽能制氫主要有以下幾種技術：光催化法制氫、人工光合作用制氫、熱化學法制氫、生物制氫、光電化學分解法制氫。
① 光催化法制氫
半導體TiO2及層狀金屬化合物、過渡金屬氧化物利用可見光催化材料，在一定的光照條件下催化分解水產生氫氣，但是現(xiàn)在的技術中利用催化劑光解水的效率只有1% ～2%，還比較低。目前對于該項研究主要在金屬配合物和半導體體系方面，半導體光催化在原理上與光電化學池比較類似，但是與光電化學池相比，半導體放氫過程大大簡化，因此在研究中可加入電子來提高放氫效率。
② 人工光合作用制氫
人工光合作用是對植物光合作用進行模擬，利用太陽光制氫。簡單來說，人工光合作用制氫過程與水電解類似，區(qū)別在于其利用太陽能代替了電能。但是現(xiàn)在此項技術對于光能利用率也比較低，只有15%--16%，但這絕對是未來發(fā)展的一個方向。
③ 熱化學制氫
熱化學制氫是最簡單的方法，利用太陽能直接分解水制氫，簡言之即用太陽能聚光器收集太陽能直接將水加熱至3000K以上的溫度從而分解為氫氣和氧氣的過程。但是這種方法存在①高溫下氫氣和氧氣的分離；②高溫太陽能反應器的材料兩個問題。此項方法技術可在低于1000K的溫度下進行，并且制氫效率可達50%左右，許多專家認為，相較于其他太陽能制氫技術這是比較有前景的制氫方法。
④ 生物制氫
生物制氫是利用光和生物、發(fā)酵細菌中存在的與制氫相關的酶，主要的是固氮酶和氫酶，生物制氫技術除了本身具有節(jié)能、不消耗礦物、清潔等優(yōu)勢，生物體作為一種可再生能源還能自身繁殖復制，利用光合作用進行物質和能量轉換，并且這種轉換在常溫常壓下也可以進行。充分的太陽光照是光和生物制氫的關鍵，因此，合理對生物制氫反應器中的光提取器和聚光系統(tǒng)進行設計就顯得尤為重要。生物制氫的前景雖然很好，但是如何培養(yǎng)高效的制氫生物仍是有待研究的方面。
⑤ 光電化學分解
光電化學分解水原理可簡單概括為：半導體光電極在太陽光激發(fā)作用下產生光生電子和空穴，部分光生電子和空穴經(jīng)過外加偏壓驅動分離，在電解池陽極上實現(xiàn)水氧化反應，同時在陰極實現(xiàn)質子還原反應?？偟膩碚f，半導體載流子復合主要包括輻射復合和非輻射復合。
總的來說，太陽能制氫在不同的技術方面就是充分利用太陽能，再通過不同的技術手段來對氫進行提取。
核能制氫
與太陽能制氫相比，核能制氫除了有高效、清潔等優(yōu)勢外，還具有可實現(xiàn)大規(guī)模生產的優(yōu)點。核能與氫能發(fā)生碰撞，在生能源和利用能源兩方面的過程基本實現(xiàn)清潔化。核能制氫在目前主要有熱化學制氫、電解水制氫兩種方法。
① 熱化學制氫
熱化學制氫轉換效率較高，在高溫條件下，效率預計可達50%以上，甚至與發(fā)電結合在一起，還能將效率提升至60%。我國目前在熱化學制氫的最關鍵技術高溫冷氣堆已居于全球領先地位，在國家“863”計劃支持下，在2001年建成10兆瓦高溫氣冷實驗反應堆，并在2003年正式運行，對核能制氫技術的研究也列為專項的研發(fā)項目，我國已具備核能制氫的基本條件。
② 電解水制氫
電解水制氫是比較方便也是大家談及比較多的一種制氫方法，就是利用核電給電解水裝置供電，讓水發(fā)生電化學反應，從而分解成氫氣和氧氣，但是制氫效率比較低。根據(jù)調查顯示，美國開發(fā)的SPE法可將電解效率提升至90%。
德國、日本、美國等國家將氫能產業(yè)發(fā)展提升到國家能源發(fā)展的戰(zhàn)略高度。據(jù)預測數(shù)據(jù)表明，未來的能源需求中，2025年可再生能源占比將會增加至36%，而氫能占11%；2050年可再生能源占比將會增加至69%，氫能占34%。在太陽能制氫方面和核能制氫都最終為“氫能時代”的到來開辟道路，是未來能源發(fā)展的一個方向。
