光伏制氢与电解水制氢比较（光伏制氢原理及应用）

本文目录一览：

• 1、太阳能制氢，究竟有多大发展空间？
• 2、太阳能制氢有几种方式？哪种方式最理想
• 3、氢能和光伏有什么关系吗?
• 4、光催化水制氢与光电化学水制氢有什么区别呢？困惑！
• 5、最有前途的制氢方法是什么呢?
• 6、目前制氢的方法有哪些？

太阳能制氢，究竟有多大发展空间？

金风玉露一相逢，便胜却人间无数。在能源领域，太阳能与氢能的结合，成为了人们为之期盼的佳话，并越发火热。

比较成熟、有前景的利用太阳能生产氢气系统有两个：太阳能发电+电解水组合制氢、光分解制氢。

太阳能发电+电解水组合制氢，实际上就是通过将太阳能转换成电能，然后再用电能分解氢。目前，光伏发电和电解水这两项技术都比较成熟，形成产业较为容易。

电解水制氢

目前，光伏产业已经成为了清洁能源的代表之一，在我国和国际的能源转型中扮演着重要的角色。光伏发电也在经历了发展初期后，发电成本大度降低，发电量巨大。仅我国2019年上半年的光伏发电量便达到了1067.3亿千瓦时的规模。

目前，氢能主要应用在炼油业、新能源汽车以及清洁能源发电等终端市场，且需求量快速增长。因此制氢产业越发得到重视，各个细分领域也迎来了发展契机。

华夏能源网查询相关数据显示，中国2018年氢气产量约为2100万吨，换算热值占终端能源总量的份额为2.7%；预计2019年我国氢气需求约2200万吨。预测显示，2030年中国将处于氢能市场发展中期，氢气年均需求将达到3500万吨，预计到2050 年，处于氢能市场发展远期的中国氢气需求量将达到6000万吨，换算热值占终端能源总量的份额达到10%。

太阳能制氢作为制氢的未来发展方向，还需技术、配套建设、市场化运作等诸多考验与耐心。

太阳能制氢有几种方式？哪种方式最理想

太阳能-热能转换

黑色吸收面吸收太阳辐射，可以将太阳能转换成热能，其吸收性能好，但辐射热损失大，所以黑色吸收面不是理想的太阳能吸收面。选择性吸收面具有高的太阳吸收比和低的发射比，吸收太阳辐射的性能好，且辐射热损失小，是比较理想的太阳能吸收面。这种吸收面由选择性吸收材料制成，简称为选择性涂层。它是在本世纪40年代提出的，1955年达到实用要求，70年代以后研制成许多新型选择性涂层并进行批量生产和推广应用，目前已研制成上百种选择性涂层。我国自70年代开始研制选择性涂层，取得了许多成果，并在太阳集热器上广泛使用，效果十分显著。

太阳能-电能转换

电能是一种高品位能量，利用、传输和分配都比较方便。将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重要技术基础，世界各国都十分重视，其转换途径很多，有光电直接转换，有光热电间接转换等。这里重点介绍光电直接转换器件--太阳电池。世界上，1941年出现有关硅太阳电池报道，1954年研制成效率达6％的单晶硅太阳电池，1958年太阳电池应用于卫星供电。在70年代以前，由于太阳电池效率低，售价昂贵，主要应用在空间。70年代以后，对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究，在提高效率和降低成本方面取得较大进展，地面应用规模逐渐扩大，但从大规模利用太阳能而言，与常规发电相比，成本仍然大高。

目前，世界上太阳电他的实验室效率最高水平为：单晶硅电池24％（4cm2)，多晶硅电池18.6％（4cm2）， InGaP／GaAs双结电池30．28％（AM1），非晶硅电池14．5％（初始）、12．8（稳定），碲化镉电池15．8％， 硅带电池14．6％，二氧化钛有机纳米电池10．96％。

我国于1958年开始太阳电池的研究，40多年来取得不少成果。目前，我国太阳电他的实验室效率最高水平为：单晶硅电池20．4％（2cm×2cm），多晶硅电池14．5％（2cm×2cm）、12％（10cm×10cm），GaAs电池 20．1％（lcm×cm），GaAs／Ge电池19．5％（AM0），CulnSe电池9％（lcm×1cm），多晶硅薄膜电池13．6％ （lcm×1cm，非活性硅衬底），非晶硅电池8．6％（10cm×10cm）、7．9％（20cm×20cm）、6．2％（30cm×30cm）， 二氧化钛纳米有机电池10％（1cm×1cm）。

太阳能-氢能转换

氢能是一种高品位能源。太阳能可以通过分解水或其它途径转换成氢能，即太阳能制氢，其主要方法如下：

1、太阳能电解水制氢。电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法，效率较高（75％-85％），但耗电大，用常规电制氢，从能量利用而言得不偿失。所以，只有当太阳能发电的成本大幅度下降后，才能实现大规模电解水制氢。

2、太阳能热分解水制氢。将水或水蒸汽加热到3000K以上，水中的氢和氧便能分解。这种方法制氢效率高，但需要高倍聚光器才能获得如此高的温度，一般不采用这种方法制氢。

3、太阳能热化学循环制氢。为了降低太阳能直接热分解水制氢要求的高温，发展了一种热化学循环制氢方法，即在水中加入一种或几种中间物，然后加热到较低温度，经历不同的反应阶段，最终将水分解成氢和氧，而中间物不消耗，可循环使用。热化学循环分解的温度大致为900-1200K，这是普通旋转抛物面镜聚光器比较容易达到的温度，其分解水的效率在17．5％-75．5％。存在的主要问题是中间物的还原，即使按99．9％-99． 99％还原，也还要作 0.1％-0.01％的补充，这将影响氢的价格，并造成环境污染。

4、太阳能光化学分解水制氢。这一制氢过程与上述热化学循环制氢有相似之处，在水中添加某种光敏物质作催化剂，增加对阳光中长 波光能的吸收，利用光化学反应制氢。日本有人利用碘对光的敏感性，设计了一套包括光化学、热电反应的综 合制氢流程，每小时可产氢97升，效率达10％左右。

5、太阳能光电化学电池分解水制氢。1972年，日本本多健一等人利用n型二氧化钛半导体电极作阳极，而以铂黑作阴极，制成太阳能光电化学电池，在太阳光照射下，阴极产生氢气，阳极产生氧气，两电极用导线连接便有电流通过，即光电化学电池在太阳光的照射下同时实现了分解水制氢、制氧和获得电能。这一实验结果引起世界各国科学家高度重视， 认为是太阳能技术上的一次突破。但是，光电化学电池制氢效率很低，仅0．4％，只能吸收太阳光中的紫外光和近紫外光，且电极易受腐蚀，性能不稳定，所以至今尚未达到实用要求。

6、太阳光络合催化分解水制氢。从1972年以来，科学家发现三联毗啶钉络合物的激发态具有电子转移能力，并从络合催化电荷转移反应，提出利用这一过程进行光解水制氢。这种络合物是一种催化剂，它的作用是吸收光能、产生电荷分离、电荷转移和集结，并通过一系列偶联过程，最终使水分解为氢和氧。络合催化分解水制氢尚不成熟，研究工作正在继续进行。

7、生物光合作用制氢。40多年前发现绿藻在无氧条件下，经太阳光照射可以放出氢气；十多年前又发现，兰绿藻等许多藻类在无氧环境中适应一段时间，在一定条件下都有光合放氢作用。目前，由于对光合作用和藻类放氢机理了解还不够，藻类放氢的效率很低，要实现工程化产氢还有相当大的距离。据估计，如藻类光合作用产氢效率提高到10％，则每天每平方米藻类可产氢9克分子，用5万平方公里接受的太阳能，通过光合放氢工程即可满足美国的全部燃料需要。

太阳能-生物质能转换

通过植物的光合作用，太阳能把二氧化碳和水合成有机物（生物质能）并放出氧气。光合作用是地球上最大规模转换太阳能的过程，现代人类所用燃料是远古和当今光合作用固定的太阳能，目前，光合作用机理尚不完全清楚，能量转换效率一般只有百分之几，今后对其机理的研究具有重大的理论意义和实际意义。

太阳能-机械能转换

20世纪初，俄国物理学家实验证明光具有压力。20年代，前苏联物理学家提出，利用在宇宙空间中巨大的太阳帆，在阳光的压力作用下可推动宇宙飞船前进，将太阳能直接转换成机械能。科学家估计，在未来10～20年内，太阳帆设想可以实现。通常，太阳能转换为机械能，需要通过中间过程进行间接转换。

氢能和光伏有什么关系吗?

氢能和光伏有关系光伏制氢与电解水制氢比较，氢能与光伏光伏制氢与电解水制氢比较的最大关系是光伏制氢光伏制氢与电解水制氢比较，即利用光伏发电光伏制氢与电解水制氢比较，再电解水制氢。

平抑光伏发电的不稳定性。光伏发电在昼夜、日间的变化都比较大光伏制氢与电解水制氢比较，发电量曲线不够稳定，如直接接入电网，会加重电网调节负担、严重的会造成电网失稳，对电力安全造成影响。利用光伏制氢，将不稳定的能量转化为氢能储存，需要时再通过氢能发电，稳定输出，实现发电曲线平抑。

简介

储能效用。利用氢能的储能效用，将光伏发电转换为氢能，以低于化学储能的成本，实现跨天、跨周甚至跨月跨季度的储能，或者将氢压缩或液化实现远距离运输，匹配发电端和用户端。

不过目前光伏制氢需要考虑一些问题，包括能量转换的经济性、氢气的利用量、系统安全性等，缺水地区还需要考虑电解制氢的水源问题，是一项需综合考虑谋划的系统工程。

光催化水制氢与光电化学水制氢有什么区别呢？困惑！

光催化水制氢 前面一位已经说得差不多了。就不赘述。

光电化学水制氢有2中方式，一种是光转变成电（光电池），然后电解水制氢。另一种更直接，在电解水的时候电极上涂有催化剂，在光照条件下可以起到辅助作用，减少耗电量。叫光助电解水。相当于把光电池与电解池结合到一起了，这一个的效率会比光解水高，耗电比电解水低，因此是很不错的发展方向。

最有前途的制氢方法是什么呢?

太阳能电解水制氢，太阳能热化学循环制氢。

利用太阳能生产氢气的系统,有光分解制氢，太阳能发电和电解水组合制氢系统。太阳能制氢是近30～40年才发展起来的。对太阳能制氢的研究主要集中在如下几种技术：热化学法制氢、光电化学分解法制氢、光催化法制氢、人工光合作用制氢和生物制氢。

相关信息：

利用太阳能生产氢气的系统,有光分解制氢,太阳能发电和电解水组合制氢系统,

在传统的制氢方法中，化石燃料制取的氢占全球的90%以上。化石燃料制氢主要以蒸汽转化和变压吸附相结合的方法制取高纯度的氢。利用电能电解水制氢也占有一定的比例。太阳能制氢是近30～40年才发展起来的。对太阳能制氢的研究主要集中在如下几种技术：热化学法制氢、光电化学分解法制氢、光催化法制氢、人工光合作用制氢和生物制氢。

目前制氢的方法有哪些？

制氢的方法：

1.化石燃料制氢，化石燃料制氢是一种传统的制氢方法,也是一种古老的制氢过程。

2.甲醇重整制氢法，甲醇蒸汽重整制氢法是20世纪80年代国外发展起来的一种制氢技术,其投资低,建成快,无排放无污染,原料可获得性高。

3.工业副产品制氢，焦炉煤气是采用变压吸附工艺制氢的工艺,从焦化工业副产物焦炉煤气中提取纯氢气,

4.电解水制氢，传统的电解水也可以获得氢气,国内外利用电解水制氢的技术相对成熟,效率高,制氢过程简单。但这种方法由于成本高,除已建成的装置外,新装置很少。