人造光制氢——迈出人造能源第一步

■ 李忠东 编译

太阳能是巨大的潜在能源之一，但其受天气、纬度和地形等诸多因素的影响较大，在中欧地区，太阳能通常被视为是“不规律”的能源，因此“人造太阳”成为了更现实的选择。为了提供更可靠和可控的替代品，德国科学家制造了“人造太阳”，被称作“融光(Synlight)”。旨在模仿太阳，以光能产生氢能，以便于为太阳能燃料制造带来更快的进展。

德国政府大力投资支持可再生能源的开发，DLR太阳能研究所几年前就已经成功的在实验室内利用太阳能制氢能。融光系统可以推进利用太阳能生产化学原料和减少碳排放等方面的研究，有望将小型实验室的实验提升到一个新的水平，进一步扩大生产范围，以利于工业应用。一旦利用350 kW人造光制氢的技术成熟化，功效可提高10倍，达到发电厂的技术水平。如果资金充足，这个目标有望10年内实现。届时，只需花费350万欧元(约合人民币2614万元)就能修建一座氢能发电厂。

这个世界上最大的“人造太阳”在德国北莱茵－威斯特法伦州的尤里希已经完工，并被正式悬挂出来。2017年3月24日，DLR太阳能研究所的科学家启动了这个近3层楼高的融光系统，开始进行相应的科学研究，其中包括利用太阳光生产氢燃料的研发过程。整个测试实验在一个能防护辐射的房间内进行，由149盏短弧氙气灯组成的融光系统将灯光投射到20 cm×20 cm的聚焦平面上，可提供11 MW/m2的辐射量。产生的辐射强度是太阳光照射同等面积的10000倍，温度最高可达3000 ℃，大约是高炉温度的2～3倍。当设置最高功率时，其可以提供320 kW的能量。融光系统4 h内消耗的电量可供一个普通4口之家使用一年，如果有人在处于开机状态时走进屋内，会直接被烧焦。

极高的温度是利用太阳能制造氢燃料过程时的必要条件，融光系统旨在制订出集中自然太阳光、为产生氢燃料的反应提供能源的最优方案，探索开发出利用太阳光生产氢气的最佳装置。目前，利用反射镜集中太阳光加热水的太阳能发电站已经相当完善，这一类型的发电站利用太阳热能产生蒸汽，驱动涡轮机发电。研究人员将探索利用“最大人造太阳”为从水蒸气中生成氢气的反应提供能源的可能性，生成的氢气能够被制成不含CO2的清洁能源。

“要做到给飞机和汽车等提供不含碳的清洁能源，我们需要数10亿t的氢。气候变化的速度在加快，所以我们创新的速度也要加快。”霍夫奇米特教授在接受《卫报》采访时说：“科研人员将竭力寻找有效方式，以收集阳光中蕴含的巨大能量，我们正在迈出人造能源的第一步，希望未来自然日光能被用来以碳平衡的方式产生氢气。”(编译自www.theguardian.com )