中美丨光解水制氢先行者HyperSolar与西安交通大学同步挺进商业化阶段
来源:拉瓦锡1787 2019-12-24
作为当前能源界的风口,氢备受重视也饱受争议。乐观者看到氢作为能源互联互通媒介有望实现能源系统的整体效率提升,悲观者则纠结单个制氢环节的多重能源转换导致的过程效率损失。近年来,美欧中日韩持续推动光解水制氢的技术研发,HyperSolar和西安交通大学作为先行者,已走出实验室开展商业化探索。
太阳能制氢技术因其低碳且成本下降空间巨大而深受瞩目,尤其是光解技术越过常用电氢转换使氢气制备进一步脱离对二次能源的依赖。常用的太阳能制氢技术主要有:电解、热解和光解。光解又分为光化学分解、光电化学电池分解以及生物光合作用等。我国西安交通大学郭烈锦院士团队多年来一直致力于“太阳能光催化多相连续流制氢”研究,成果丰硕。
美国HyperSolar正在开发一种具有成本效益和变革性的光解制氢系统。该系统试图通过光吸收材料、催化剂和系统工程的创新以解决现有PEC技术对耐久性的限制,进而提升氢气生产效率并降低系统成本。
纳米颗粒构造为具有催化剂的自主纳米太阳能电池,可将水分解为氧气和氢气。每个粒子都是一个完整的制氢单元,数十亿个纳米太阳能电池以阵列的形式封装在单位平方厘米的保护层内,极大增加了纳米粒子的光电压,从而提高了太阳能到氢的转换效率。结构化的纳米尺寸设计同时使得系统材料和制造成本大大降低。
2019年5月,HyperSolar宣布其太阳能制氢原型装置已创造1,000小时连续生产记录。在加州等阳光充足的区域,太阳能氢装置在1,000个小时以上的稳定性意味着6个月的使用寿命,或平均1年的使用寿命。尽管其专利的纳米粒子(Gen 2)技术仍在开发中,但公司认为,可以利用其专有的稳定涂层和催化剂以及封装在带有水的面板——“制氢面板”中来实现其完全可再生制氢系统的量产。
设计的第一代中试工厂位于大型配送中心附近,现场制取的氢气供应燃料电池叉车和物料搬运设备以部分替代来自天然气重整的氢气。公司预计中试工厂将于2020年上半年完成建设。
早在两年前,HyperSolar已将其核心技术申请了美国、欧洲、澳大利亚和中国的专利保护,该专利由HyperSolar和加利福尼亚大学共同拥有。与此同时,公司还以HYSR登陆场外交易市场开展资本运作——典型的硅谷模式。2019年9月,西安交通大公告拟对“直接太阳能光催化制氢相关技术”科技成果进行转化,郭烈锦院士团队7项专利作价4,750万元转让给西安瀚海氢能源科技有限公司——标准的产学研流程。两个团队在氢能领域为我们呈现了两国技术孵化模式的近距离比较。