氫能作為一種環保的綠色新能源，越來越得到市場的認可。然而，氫氣的制備和儲存仍有很大的探索空間。最近，中國科研人員的一項研究公開發布，通過搭建新型光熱系統，氫能的制備效率提高了6倍。在未來，我們也可以駕駛氫能源私家車上高速公路。

大展身手

氫能可以讓載人客車跑起來

還可以“推動”火箭發射

許多人的概念中的“氫”真的很輕，只要充進氣球，氣球就會立即飄起來。但“氫”也可以非常“重”，可以讓載人客車跑起來。南京航空航天大學能源與動力學院副研究員張凱表示，在北京冬奧會上，綠色氫能源“大展身手”，不僅主火炬燃燒使用氫能，甚至公交車也使用氫燃料電池。數據顯示，2022年北京冬奧會張家口投入了710輛氫燃料電池汽車。整個冬奧會期間，共有1200多輛氫燃料電池汽車運行，是奧運會歷史上數量最多的，也是冬季奧運會上服務數量最多的。

“事實上，在2008年北京奧運會和2010年上海世博會期間，氫燃料電池汽車就已經開始‘工作’。”張凱表示。

“在航天領域，它甚至可以‘推動’火箭的發射。”張凱表示，“航天燃料中，液氫和液氧是重要組成部分，不僅環保，而且推力大，是火箭發射很好的推進劑。”

在我們的日常生活中，氫能也開始逐漸“落地”，“例如，氫是工業生產中必不可少的原料。氫也可以在農業、美容和健康等領域發揮重要作用。”

主要特點

綠色環保，但制備成本過高

張凱展示了一組數據：氫作為宇宙中分布最廣泛的物質，具有燃燒熱值高的特點，是汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍。氫燃燒的產物是水，因此它是世界上“最干凈”的能源。氫能研究院執行院長、清華大學副教授王賀武曾對氫能的大面積使用做過解讀：理想狀態下，1公斤氫氣能取代約5升柴油的消耗量，減少約15公斤二氧化碳排放。與柴油、汽油等傳統燃料相比，氫氣杜絕了顆粒物、氮氧化物等污染物的排放。從長遠來看，它對降低溫室效應有很大的影響。

然而，張凱表示，目前我國氫能源更多的是從化石原料中提取的，存在三個困難：高成本高能耗、技術瓶頸和缺乏可持續發展模式。

最新研究

構建新型光熱系統

氫能源制備效率提高6倍！

河北大學科研人員的最新研究發現，氫能的制備效率取得了突破。河北大學物理學院研究員李亞光在《自然通訊》上發表的最新研究結果顯示，通過新型光熱系統的構建，6㎡正常光照面積的日均產氫量可達23.27m3，有望實現大規模室外陽光驅動甲醇重整制氫。

“科研人員建立的新型光熱系統，提高氫能制備效率的關鍵在于一種特殊的膜。”張凱拿讀者們最熟悉的太陽能熱水器做了一個類比，“在普通的太陽能集熱管中，太陽光透過玻璃管被涂在熱水管外壁上的黑色薄膜吸收，進而轉化為熱量，但黑色薄膜本身也會在近紅外波段發出長波輻射，導致吸收的部分太陽能損失。”

在這個新的光熱系統中，這種特殊的薄膜能有效地吸收太陽能并將其轉化為熱量。同時，其近紅外波段的輻射能力顯著降低，大大提高了太陽能的轉化利用，使系統在較低的輻照下達到較高的溫度，加速了甲醇和水的裂解，實現了氫能的高效制備。

根據公開的數據，這種新型光熱系統制氫效率是目前文獻報道的光催化產氫效率的6倍。

展望未來

氫燃料電池車降低成本后或將普及

這樣的畫面完全可以想象，未來的“加油站”即將升級為“加氫站”，市民駕駛氫燃料電池汽車進入“加氫站”，為新能源汽車的氫能高壓氣罐加注氫氣，一踩油門、再次上路。

“目前，中國的研究人員和一些汽車制造企業在氫燃料電池的研發方面做出了‘努力’。在未來，我們必須克服氫制備的成本問題。一旦成本降低，氫燃料電池汽車真的有望進入老百姓家里。”張凱表示。

（作者：施曉娟）

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