“氢农场”再上Nature——实现太阳能光催化分解水规模化应用！

    “氢农场”项目（Hydrogen Farm Project (HFP)）由中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员李灿团队在《Angew》杂志发表题为《A Hydrogen Farm Strategy for Scalable Solar Hydrogen Production with Particulate Photocatalysts》成果时提出。“氢农场”项目采用BiVO₄晶体充当水氧化光催化剂用以实现用于太阳能存储和制氢的HFP，实现STC(Solar-to-Chemical)超过1.9％和STH(Solar-to-Hydrogen)超过1.8％，由于这种方法主要类似于农业农场的过程，即大规模种植农作物，然后在农作物成熟后集中收获，因此团队将其命名为“氢农场”项目。“氢农场”项目需要解决两个关键问题，一是如何实现高效光催化水氧化过程，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。

 

“氢农场”项目伊始，北京泊菲莱科技有限公司便受李灿院士团队委托进行该项目反应系统的定制研发工作，该项目现已完成验收并全面投入使用。

 

直接太阳光阵列式平板光化学反应系统采用阵列方式组合，构建反应面积可多达几百平米，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。

第一作者：赵越

通讯作者：李灿、李仁贵

通讯单位：中国科学院大连化学物理研究所

DOI:10.1002/ange.202001438

 

 

东京大学Kazunari Domen团队于将“氢农场”搬上Nature，报告了100 m²的面板反应器阵列在几个月内的安全运行，该工作以自然光为反应光源，光催化剂喷涂至反应平板上，STH为0.76%，使大面积光催化分解水制备清洁能源工业化生产成为可能。

第一作者：Hiroshi Nishiyama, Taro Yamada

通讯作者：Kazunari Domen
通讯单位： 东京大学
DOI：10.1038/s41586-021-03907-3

 

为了使光催化水分解具有实际意义，STH需要达到5~10%才能实现经济上可行的太阳能光催化制氢，业界还需要制备出稳定性和产氢效率等多方面效果更好的光催化剂。虽然目前的光催化剂在实验室条件下可以稳定测试几个月，但仍需要更长的使用寿命以实现工业化生产，早日实现“氢农场”。

北京泊菲莱科技有限公司创立于2006年，是国内商业化光催化科研仪器的创领者，逐步覆盖多场（光、电、热）催化涉及的新能源、环境、精细化工、药物化学材料的反应研究与材料表征研究，以及工程示范应用系统，尤其在太阳能、光伏驱动的人工光合作用、分解水产氢、光催化污染物消减治理等前沿研究方向，拥有大量用户与成功案例，是集研发、生产、销售、服务于一体的高新技术企业。