用于大规模制氢的阳光驱动的光催化水分解

使用粉末光催化剂通过水分解大规模生产太阳能被认为是未来生产可持续燃料最有前途的方法之一。2018 年，该研究小组证明了水分解光催化面板反应器可以放大到 1 平方米的大小，而不会影响光催化剂的太阳能水分解活性。然而，超出实验室规模的太阳能氢气的大规模分离和收集从未实现。有必要审查光催化面板反应器的设计，并开发一种系统，以在室外环境中安全地分离氢气和氧气的气体混合物。

NEDO、ARPChem、东京大学、富士胶片、TOTO、三菱化学、明治大学和信州大学(负责光催化分解水技术)的联合研究项目证明，在100m 2的大型室外区域可以使用粉末光催化剂和太阳射线分解水，从产生的氢-氧气体中回收太阳能。仍然需要更严格的安全测试，但如果使用适当设计的系统，则可以长时间安全地处理高爆炸性氢氧气体。因此，通过对可见光响应型光触媒、光触媒面板和气体分离模块的改进，以低成本大量生产太阳能制氢的系统触手可及。

实现这一壮举需要大量的技术进步和来自各个领域的专家的合作。湿氢氧混合气体不受天气和阳光条件影响的稳定氢分离的开发和示范是一项前所未有的突破性技术，目前正在专利审查中。信州大学 Supra-Materials Research Initiative for Supra-Materials 副教授 Takashi Hisatomi 是光催化分解水和制氢方面的专家，他说：“通过展示世界上最大规模的从制氢到分离的整个过程，实现了太阳能制氢 基于使用粉状光催化剂的水分解反应的系统已经变得更加现实，并将被公众更好地理解。”

本研究中的光催化剂使用紫外线。需要实现具有 5% 或更高太阳能转换效率的实用水平的高效可见光响应光催化剂才能在现实世界中实现。该集团还致力于降低成本并扩大光触媒面板的规模。目前的面板反应器很坚固，但有必要开发一种廉价的反应器，可以在保持耐用性和安全性的同时进行批量生产。气体分离过程的分离性能和能源效率需要改进，因为所用的分离膜是现成的，不是为这个气体分离模块设计的。氢与氢的分离性能-氧气混合气体不足。分离过程没有先例，因此没有对比示例，这意味着仍有改进的空间。

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