Advances in solar thermochemical cycles for hydrogenproduction

Abstract

太阳能制氢被认为是能源可持续利用最具潜力的途径之一，对推进“双碳”目标实现，缓解能源与环境危机具有重大战略意义。直接热解水虽能实现近零碳排放制氢，然而超高的反应温度以及氢氧分离难等问题，使之难以应用于规模化产氢。太阳热化学循环间接分解水制氢，通过载氧材料循环来降低直接热解水温度，并实现氢、氧产物分步分离，将间歇、波动、能流密度低的太阳能转化为稳定、高密度的氢气化学能，受到广泛的关注和研究。然而，受限于太阳能热化学循环制氢存在的温度高、效率低、经济性差等诸多瓶颈问题，当前研究仍停留在理论分析与实验研究阶段，阻碍着该项技术的进一步发展。本文围绕太阳能热化学循环制氢，综述了不同循环体系的发展历程及重要进展，并对热化学循环所面临的主要挑战进行了讨论与建议，以期为太阳能热化学循环的研究与发展提供新见解与新思路，为太阳能燃料的高效、稳定、安全以及大规模生产奠定基础。