作者 EnergyTrend | 發布日期 2018 年 03 月 29 日

氫燃料技術在英國再生能源藍圖居關鍵地位，希望在 2050 年前將氫氣年生產量從 27TWh 提升到 860TWh，但該國想利用環保製氫技術來達成目標，而太陽能製氫技術目前尚有高成本與低效率等挑戰。

為解決此問題，蘇格蘭赫瑞瓦特大學（Heriot-Watt）機械工程助理教授 Jin Xuan 與耶魯大學、香港城市大學、華東理工大學攜手改良太陽能製氫技術，讓氫氣逐步成為再生能源一環節。

光電化學（photoelectrochemical，PEC）電解水技術為太陽能製氫方式之一，藉由太陽能與催化劑將水分解成氫與氧，以往 PEC 電解水技術需要消耗 1.23 電子伏特（eV），且只有某一 UV 波段才能促使其進行反應，導致大範圍光譜被浪費。

該團隊研發酸鹼值差異（pH-differential）設計，將能量需求降至 0.35 eV，透過單獨改變每個電極的 pH 值，讓電解水製程的熱力學（thermodynamics）全然不同，使 PEC 電解水技術可用更便宜與更多光譜來運作。

為了要適應酸鹼值差異，新型微型系統（microsystem）會產生獨特的微流體（microfluidic）模式，並讓酸性和鹼性電解質可同時存於相同電池中。而新系統也可降低 PEC 電解水三分之二成本，將太陽能燃料轉換效率提高 20%。

Xuan 教授表示，不管是在英國還是全球，成本皆為太陽能製氫技術最大挑戰，其成本約為風能與生質能的 2 倍，而新系統將能使用更廉價、更唾手可得的材料製成，意味著該技術可以輕鬆達到商業化，並滿足日益增長的氫燃料需求，團隊目前也已實際將技術用於燃料電池中。

蘇格蘭再生能源組織（Scottish Renewables）資深政策經理 Hannah Smith 表示，這項研究讓英國的再生能源資源可能性更加多樣化，綠能氫氣可用於家庭供暖與氫燃料電池車，並加速英國脫碳速度。

赫瑞瓦特大學首席科學家 John Underhill 則指出，如何實現低碳且安全的能源是目前最大挑戰之一，而赫瑞瓦特大學正在測試新能源系統的可行性研究，這將有助於未來能源轉型。

（本文由 EnergyTrend 授權轉載；首圖來源：赫瑞瓦特大學）

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