太阳能制氢技术新突破，转换效率提升 20%

氢燃料技术在英国再生能源蓝图居关键地位，希望在 2050 年前将氢气年生产量从 27TWh 提升到 860TWh，但该国想利用环保制氢技术来达成目标，而太阳能制氢技术目前尚有高成本与低效率等挑战。

为解决此问题，苏格兰赫瑞瓦特大学(Heriot-Watt)机械工程助理教授 Jin Xuan 与耶鲁大学、香港城市大学、华东理工大学携手改良太阳能制氢技术，让氢气逐步成为再生能源一环节。

光电化学(photoelectrochemical，PEC)电解水技术为太阳能制氢方式之一，借由太阳能与催化剂将水分解成氢与氧，以往 PEC 电解水技术需要消耗 1.23 电子伏特(eV)，且只有某一 UV 波段才能促使其进行反应，导致大范围光谱被浪费。

该团队研发酸硷值差异(pH-differential)设计，将能量需求降至 0.35 eV，透过单独改变每个电极的 pH 值，让电解水制程的热力学(thermodynamics)全然不同，使 PEC 电解水技术可用更便宜与更多光谱来运作。

为了要适应酸硷值差异，新型微型系统(microsystem)会产生独特的微流体(microfluidic)模式，并让酸性和硷性电解质可同时存于相同电池中。而新系统也可降低 PEC 电解水三分之二成本，将太阳能燃料转换效率提高 20%。

Xuan 教授表示，不管是在英国还是全球，成本皆为太阳能制氢技术最大挑战，其成本约为风能与生质能的 2 倍，而新系统将能使用更廉价、更唾手可得的材料制成，意味着该技术可以轻松达到商业化，并满足日益增长的氢燃料需求，团队目前也已实际将技术用于燃料电池中。

苏格兰再生能源组织(Scottish Renewables)资深政策经理 Hannah Smith 表示，这项研究让英国的再生能源资源可能性更加多样化，绿能氢气可用于家庭供暖与氢燃料电池车，并加速英国脱碳速度。

赫瑞瓦特大学首席科学家 John Underhill 则指出，如何实现低碳且安全的能源是目前最大挑战之一，而赫瑞瓦特大学正在测试新能源系统的可行性研究，这将有助于未来能源转型。