科技日报记者 刘霞

太阳能热化学氢（STCH）完全依靠可再生太阳能驱动氢气生产，得到的是没有二氧化碳排放的“绿氢”。但现有STCH的效率有限，只有约7%的入射阳光用于制造氢气。据发表于16日出版的《太阳能》杂志上的一篇论文介绍，美国麻省理工学院科学家设计出了更高效的STCH系统，可利用40%的太阳热量，直接分解水并产生氢气。

新系统的核心是两步热化学反应：首先让金属接触水蒸气，使其从蒸汽中吸收氧气，留下氢气。一旦分离出氢气，氧化的金属就会在真空中重新加热，逆转生锈过程并使金属“再生”。去除氧气后，金属可被冷却并再次暴露在蒸汽中，产生更多氢气，这个过程可重复数百次。

该系统将与现有太阳能热源协同工作。这些太阳能热源包括由数百个镜子组成的聚光太阳能发电厂，其能收集阳光并反射到中央接收塔，STCH系统随后会吸收接收器的热量，并引导其用于分解水产生氢气。这个过程与电解水生产氢气过程大相径庭，后者使用电而非热来分解水。

研究人员对概念设计进行了详细模拟，发现它将显著提高STCH的效率，从以前的7%提高到40%。该团队计划明年建立一个原型系统，在美国能源部实验室的聚光太阳能设施中进行测试。

研究团队指出，利用太阳能量效率的提高有望降低系统的总成本，其最终目标是用一种完全由太阳能驱动的新型反应堆系统生产完全绿色、无碳的氢燃料。