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近日日本東京大學等組成的研究團隊成功利用陽光照射從水中分解出氫與氧的“光觸媒”作用，在100平方公尺大范圍實驗中，成功安全地分離出高純度氫，盼有助大量提供便宜的氫。

日本媒體（NHK）17日報導(dao)，像這(zhe)次這(zhe)種大范圍的實(shi)驗前所(suo)未見，能有助大量且低成本地制造氫的技(ji)術。

用光觸媒從水分解出氫氣

成(cheng)功完成(cheng)這項實驗的研究團隊，由日(ri)本(ben)“新能源(yuan)產業(ye)技術綜合開發(fa)(fa)機(ji)構”（NEDO）及東京都大(da)學(xue)、信州大(da)學(xue)等(deng)組(zu)成(cheng)，今年8月已將實驗成(cheng)果發(fa)(fa)表在國際科學(xue)期(qi)刊“自然”（Nature）。

研(yan)究團隊(dui)致力于活用吸收(shou)太(tai)陽光(guang)造成物質出(chu)現化學反應的(de)(de)“光(guang)觸媒(mei)”作(zuo)用、把(ba)水分解為(wei)氫與氧所使用的(de)(de)物質的(de)(de)技術研(yan)發。

這(zhe)次所(suo)進行(xing)的實驗是把附著(zhu)這(zhe)項(xiang)物(wu)質的面板(ban)設置在戶外并注水，從太陽光照射產生混有氫(qing)與氧的氣體中僅(jin)分離出氫(qing)；這(zhe)項(xiang)實驗從前年開始，已(yi)進行(xing)約兩年。

氫跟氧結合碰到火就會燃(ran)燒或爆炸，是很難處(chu)理的(de)(de)氣體，但這(zhe)次(ci)實驗能(neng)從(cong)產生的(de)(de)逾7成氫中(zhong)，安全分離(li)出約(yue)94%的(de)(de)高(gao)純(chun)度氫。

研(yan)究團隊表示，在(zai)100平方(fang)公(gong)尺的(de)大(da)范圍成功分離出氫(qing)是全球首例，期待有(you)助能大(da)量且低(di)成本(ben)制(zhi)造氫(qing)的(de)技術；另一方(fang)面，能更(geng)有(you)效率分離氫(qing)的(de)新物(wu)質研(yan)發實用(yong)化已成課(ke)題。

研究團隊成(cheng)員、東(dong)京大(da)(da)學特別教(jiao)授堂免一成(cheng)說，像這么大(da)(da)規模的(de)實(shi)驗因為具(ju)爆(bao)炸危險(xian)性(xing)，全球(qiu)沒有前例，但他們考量了如(ru)何安全進行的(de)方式，并研發(fa)出實(shi)驗裝置，“希望能早日實(shi)用化，向全球(qiu)大(da)(da)量提供便宜的(de)氫(qing)”。

氫為何被稱為"完美能源"?

氫直接燃燒或通過燃料電(dian)池發(fa)電(dian)的(de)產物為(wei)水，能(neng)夠實(shi)現真(zhen)正的(de)零碳排放，對環境不造成任何污染，故而被譽(yu)為(wei)終極能(neng)源(yuan)或"完(wan)美能(neng)源(yuan)"。

氫(qing)廣存于地球之中，其(qi)能源(yuan)密度極高，且可以(yi)氣態、液(ye)態及(ji)固態的(de)氫(qing)化物呈現(xian)，以(yi)適應(ying)(ying)各(ge)種運儲方(fang)式及(ji)應(ying)(ying)用環境的(de)要求，和化石(shi)能源(yuan)相比，其(qi)制(zhi)取更為方(fang)便(bian)，不(bu)受地區因素的(de)限制(zhi)，也不(bu)會因資(zi)源(yuan)分布不(bu)均而引發地緣政治風險，通過可再生能源(yuan)制(zhi)氫(qing)，將促成碳中和的(de)實現(xian)。

目(mu)前以化(hua)石燃料做為主原料的(de)(de)(de)煤氣轉(zhuan)化(hua)法(fa)占全球(qiu)氫制備總量的(de)(de)(de)95%，而以電解水(shui)制氫的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)比率(lv)不(bu)足(zu)5%，以太(tai)陽能(neng)制氫的(de)(de)(de)比例更小。其(qi)實以太(tai)陽能(neng)制氫已有40年的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)發展歷(li)史，被(bei)認(ren)為是(shi)最(zui)有前景的(de)(de)(de)制氫方法(fa)之一。

而如今，日本終于在太陽能制氫這一(yi)領(ling)域(yu)取(qu)得重(zhong)大(da)進展。

"豪賭"氫能源的日本:技術已經遙遙領先

放眼全(quan)球，日(ri)本是近(jin)年來最熱(re)衷發展氫能(neng)的(de)國家之一，作為一個(ge)島國，日(ri)本最不缺的(de)就是海水，而海水中蘊含巨大的(de)氫能(neng)資源。

2011年之前，日(ri)本將(jiang)低碳發電(dian)目標寄望(wang)于核能，但(dan)福島事故后(hou)已轉變(bian)為寄望(wang)于可再生能源的(de)發展(zhan)。

利用(yong)碳捕獲（CCS）實現平價化(hua)石燃(ran)料的(de)脫碳制氫，以及(ji)可(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)制氫，對(dui)能(neng)源(yuan)(yuan)自(zi)給率(lv)甚低(di)的(de)日(ri)本而(er)言，用(yong)零(ling)排碳的(de)可(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)以制取清潔、高效且較易儲運的(de)氫能(neng)，無疑(yi)是“后福島時代”得(de)以兼(jian)顧能(neng)源(yuan)(yuan)安全(quan)和(he)碳中(zhong)和(he)目標的(de)理想選(xuan)擇。

日本百(bai)年老店──電氣產(chan)品(pin)制(zhi)(zhi)造商(shang)東芝集團（Toshiba）正在全球(qiu)布置此具“未來能(neng)源”之(zhi)稱的(de)氫能(neng)，并(bing)以大規模可再生(sheng)能(neng)源制(zhi)(zhi)取(qu)綠氫，做為(wei)碳中(zhong)和(he)時代(dai)的(de)解決方案。

早在50年(nian)前東芝就開始做氫(qing)能方面(mian)(mian)的(de)研(yan)發，當時日本(ben)(ben)的(de)氫(qing)路線是烴類(lei)或(huo)醇(chun)類(lei)重(zhong)整制氫(qing)，但現在零碳的(de)理念(nian)下，近10年(nian)已(yi)全面(mian)(mian)提(ti)升氫(qing)能體系。例如東芝燃料電池體系全部都是純氫(qing)制備，其燃料電池系統H2Rex在日本(ben)(ben)國(guo)內已(yi)累計交付了100臺以上，這種100KW的(de)模塊化單元，可根(gen)據需求做靈活組(zu)合，啟動后不及5分鐘(zhong)時間，高效管道或(huo)儲(chu)槽中的(de)氫(qing)氣轉化為電能和熱能。

除了氫能之外(wai)，東芝還(huan)有其他頗具(ju)競爭力(li)的(de)的(de)能源業務(wu)和(he)碳捕獲及(ji)儲存(cun)技術，可(ke)以根據不同地(di)區的(de)條件與與特征(zheng)，進行靈活的(de)組合，無論在水電領域、光伏領域及(ji)地(di)熱領域，均處于世界領先的(de)地(di)位。

日(ri)本三(san)菱公司周一(10月18日(ri))也表(biao)示，將(jiang)在2030年前(qian)投資2萬億(yi)日(ri)元(yuan)(175.4億(yi)美元(yuan))用(yong)于(yu)可再生能源和氫(qing)氣等替代能源，以推動(dong)其脫碳和減排努力(li)。

日本(ben)政(zheng)府在(zai)2017年(nian)年(nian)底時，就發(fa)布了“氫能源基本(ben)戰略”，要在(zai)2030年(nian)實(shi)現氫氣價(jia)格每立方米30日元，加(jia)氫站數(shu)量達(da)到(dao)900個，氫能源汽車數(shu)量達(da)到(dao)80萬輛。

前不久，松下集(ji)團在大阪(ban)建造了“H2 Kusatsu Farm”加氫站，第一(yi)種(zhong)是(shi)利(li)用(yong)(yong)太陽能電(dian)(dian)池板(ban)發電(dian)(dian)，再通(tong)過電(dian)(dian)解水(shui)的方法制氫；另一(yi)種(zhong)是(shi)利(li)用(yong)(yong)制氫設備與氣體重整工藝相結合，該技(ji)術來自(zi)“Ene-Farm”家用(yong)(yong)天然氣燃料電(dian)(dian)池，已經可以實現穩定制取氫氣。

事實上(shang)，這僅僅是(shi)日(ri)(ri)系眾多加氫站(zhan)的(de)一(yi)個。對于人口(kou)密度極(ji)高(gao)的(de)日(ri)(ri)本來說，加氫站(zhan)運轉(zhuan)的(de)安全(quan)性的(de)重要(yao)性不言而喻。截(jie)至(zhi)2018年底，日(ri)(ri)本已經(jing)建成了(le)96座加氫站(zhan)，而目前日(ri)(ri)本加氫站(zhan)的(de)數量已經(jing)突破100座，穩居(ju)世界第一(yi)。目前日(ri)(ri)本加氫的(de)價格和(he)汽油相(xiang)當，300元的(de)氫氣可以行駛650km，并(bing)且日(ri)(ri)本政府提出，2025年氫能源汽車的(de)用車成本要(yao)和(he)混動(dong)汽車相(xiang)當。

不僅是加氫(qing)站的數量(liang)(liang)，日(ri)本(ben)在氫(qing)能源(yuan)技術的專利數量(liang)(liang)上也是遙遙領先。根(gen)據(ju)數據(ju)統計(ji)，全球氫(qing)燃料電池技術專利83%握在日(ri)本(ben)人的手里。

之(zhi)前氫(qing)(qing)雖有諸多優(you)點，但在全球范圍(wei)內仍為(wei)制氫(qing)(qing)成本居高不(bu)下所困擾，就算在日本也要靠政府(fu)的政策來(lai)支持。日本的這一(yi)選擇堪稱全球對于氫(qing)(qing)能的最(zui)大賭注(zhu)之(zhi)一(yi)。

如(ru)今隨著日(ri)本(ben)東京大(da)(da)學研究團(tuan)隊成(cheng)功實現太陽能大(da)(da)規模制氫(qing),如(ru)果接下(xia)來實現商業實用(yong)化，無疑將有望大(da)(da)幅降低(di)用(yong)氫(qing)成(cheng)本(ben)，推動氫(qing)能源(yuan)的商業化和相關產(chan)業鏈的發(fa)展(zhan)。

華爾街日報(bao)在2021年6月的(de)一份(fen)報(bao)道(dao)提(ti)到,長期以來，氫能一直被認為成本過(guo)高(gao)，效率過(guo)低(di)，因而不切(qie)實際。日本的(de)這(zhe)一選擇堪稱全球對于(yu)氫能的(de)最(zui)大賭注之(zhi)一。

正如(ru)1970年代(dai)日(ri)本(ben)引領了(le)液化天(tian)然(ran)氣(qi)的(de)使用(yong)一樣，該計劃(氫能(neng)源(yuan))若成功，將為(wei)全球氫能(neng)供應鏈奠定基礎，最終使氫能(neng)成為(wei)一種獨立的(de)能(neng)源(yuan)來源(yuan)，進一步推動(dong)石油和煤炭的(de)邊(bian)緣化,給世(shi)界能(neng)源(yuan)市場(chang)帶來巨(ju)大變革。

如今,日本長期以來對(dui)氫能(neng)源的(de)“豪賭”不但有望(wang)為自(zi)己(ji)帶來豐厚回報(bao)，更將為當(dang)下飽受能(neng)源危機及碳(tan)中和困擾的(de)國家(jia)點亮一盞希(xi)望(wang)之燈(deng)。