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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(ri)本媒體（NHK）17日(ri)報導(dao)，像(xiang)這次這種(zhong)大范圍的實驗(yan)前所未見，能有助(zhu)大量且低成(cheng)本地制(zhi)造氫的技術。

用光觸媒從水分解出氫氣

成(cheng)功完成(cheng)這項實驗的(de)研究團隊，由日本“新能源產(chan)業技(ji)術綜合開發機構”（NEDO）及東(dong)京(jing)都大(da)學、信州大(da)學等(deng)組(zu)成(cheng)，今年8月已將實驗成(cheng)果(guo)發表在國際科學期刊“自然”（Nature）。

研(yan)究團(tuan)隊致(zhi)力于活用(yong)吸收(shou)太陽光(guang)造成物(wu)質出現化(hua)學反應的(de)“光(guang)觸(chu)媒”作用(yong)、把水(shui)分解為(wei)氫與氧(yang)所使用(yong)的(de)物(wu)質的(de)技術研(yan)發。

這次所進行的實驗(yan)是把附著這項物(wu)質的面板設置在(zai)戶外并注水，從太(tai)陽光照射(she)產生混有氫與(yu)氧的氣體中僅分離出氫；這項實驗(yan)從前年開始，已(yi)進行約兩年。

氫(qing)跟氧結合(he)碰到火就會燃燒或(huo)爆(bao)炸，是很難處理的氣(qi)體，但這次實驗能從產(chan)生的逾7成氫(qing)中，安(an)全分離出約94%的高純度(du)氫(qing)。

研(yan)究團(tuan)隊(dui)表示，在100平方公尺的(de)大范圍成(cheng)(cheng)(cheng)功分(fen)離出氫是全球首(shou)例，期待有助能大量且低成(cheng)(cheng)(cheng)本制造氫的(de)技術；另一方面，能更有效率(lv)分(fen)離氫的(de)新(xin)物質研(yan)發(fa)實用化(hua)已成(cheng)(cheng)(cheng)課題(ti)。

研(yan)究團(tuan)隊成員(yuan)、東京大學特別教(jiao)授堂免一(yi)成說，像這么大規模的(de)(de)實(shi)驗因為具爆炸危險性，全(quan)球(qiu)沒有前(qian)例，但他(ta)們考量(liang)了如何安(an)全(quan)進行(xing)的(de)(de)方(fang)式，并研(yan)發出(chu)實(shi)驗裝置(zhi)，“希望能(neng)早日實(shi)用(yong)化，向(xiang)全(quan)球(qiu)大量(liang)提(ti)供便(bian)宜(yi)的(de)(de)氫”。

氫為何被稱為"完美能源"?

氫直接(jie)燃燒(shao)或(huo)通過燃料電(dian)池發電(dian)的(de)產物為水，能(neng)夠實現真正的(de)零碳排放，對(dui)環境(jing)不造成(cheng)任何污染，故而被譽為終(zhong)極能(neng)源(yuan)或(huo)"完美能(neng)源(yuan)"。

氫廣存于(yu)地球之中，其(qi)能(neng)源密度極高，且(qie)可以(yi)氣(qi)態(tai)、液態(tai)及固(gu)態(tai)的氫化物(wu)呈現，以(yi)適應(ying)(ying)各種運儲方式及應(ying)(ying)用環境的要求，和(he)化石能(neng)源相比，其(qi)制(zhi)取更為方便，不(bu)(bu)受地區(qu)因(yin)素的限制(zhi)，也不(bu)(bu)會(hui)因(yin)資源分布不(bu)(bu)均而引發地緣政治風險，通過(guo)可再(zai)生(sheng)能(neng)源制(zhi)氫，將(jiang)促成碳中和(he)的實現。

目前以(yi)化石燃料做為主(zhu)原料的(de)煤氣轉化法占全球(qiu)氫制(zhi)備(bei)總量的(de)95%，而以(yi)電解水制(zhi)氫的(de)的(de)比(bi)率(lv)不(bu)足5%，以(yi)太(tai)陽(yang)能(neng)制(zhi)氫的(de)比(bi)例更小。其(qi)實(shi)以(yi)太(tai)陽(yang)能(neng)制(zhi)氫已(yi)有40年的(de)的(de)發(fa)展歷史，被認為是(shi)最有前景(jing)的(de)制(zhi)氫方法之一。

而如今(jin)，日(ri)本終于在太(tai)陽能制氫這一(yi)領(ling)域取得重大進展。

"豪賭"氫能源的日本:技術已經遙遙領先

放眼全球，日本是(shi)近年來最熱衷(zhong)發展(zhan)氫能(neng)的國(guo)(guo)家之一，作為一個島國(guo)(guo)，日本最不缺的就是(shi)海水，而(er)海水中蘊含巨(ju)大的氫能(neng)資源。

2011年之前，日(ri)本將低碳發電目標(biao)寄望于(yu)核能(neng)，但福(fu)島事(shi)故后已轉變為(wei)寄望于(yu)可(ke)再生能(neng)源的發展。

利用(yong)碳(tan)(tan)捕獲（CCS）實現平價化石(shi)燃料的(de)脫碳(tan)(tan)制(zhi)氫，以及可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)制(zhi)氫，對能(neng)(neng)(neng)源(yuan)自給(gei)率甚低(di)的(de)日本而言，用(yong)零排碳(tan)(tan)的(de)可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)以制(zhi)取清潔、高效且較易儲運的(de)氫能(neng)(neng)(neng)，無疑是“后福島時代”得以兼顧能(neng)(neng)(neng)源(yuan)安全(quan)和碳(tan)(tan)中和目標的(de)理想選擇。

日本百年老店──電氣產品制造商東(dong)芝集團（Toshiba）正(zheng)在全球(qiu)布(bu)置(zhi)此具(ju)“未來能(neng)(neng)源”之稱的氫能(neng)(neng)，并以大規模可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源制取(qu)綠(lv)氫，做為碳中和時代的解決方案。

早在(zai)50年(nian)前東芝就開始做(zuo)氫(qing)能(neng)方面(mian)的研發，當(dang)時日(ri)本(ben)的氫(qing)路線是烴類(lei)或(huo)醇類(lei)重整制氫(qing)，但(dan)現在(zai)零碳的理念下，近10年(nian)已全(quan)面(mian)提升(sheng)氫(qing)能(neng)體(ti)系。例如東芝燃料(liao)電池體(ti)系全(quan)部都是純氫(qing)制備，其燃料(liao)電池系統H2Rex在(zai)日(ri)本(ben)國內已累(lei)計交(jiao)付了(le)100臺(tai)以上，這種100KW的模塊(kuai)化單(dan)元，可根據需求做(zuo)靈活(huo)組合(he)，啟動(dong)后不及5分鐘(zhong)時間，高效管道或(huo)儲(chu)槽中的氫(qing)氣轉(zhuan)化為電能(neng)和熱能(neng)。

除了(le)氫(qing)能之外，東芝還有其他頗(po)具競(jing)爭力的(de)(de)的(de)(de)能源業務和碳捕獲及(ji)儲存技術，可以根(gen)據不同地區的(de)(de)條件(jian)與與特征，進行靈活的(de)(de)組合，無論(lun)在水(shui)電領域(yu)、光伏領域(yu)及(ji)地熱領域(yu)，均處于(yu)世(shi)界領先的(de)(de)地位。

日本(ben)三(san)菱(ling)公司周一(10月18日)也表示，將在2030年前投資2萬億日元(yuan)(175.4億美元(yuan))用于可(ke)再生能源(yuan)和氫(qing)氣等替代能源(yuan)，以推(tui)動其(qi)脫碳(tan)和減排努力。

日本(ben)政府在2017年年底時，就發布了“氫能源基本(ben)戰略”，要(yao)在2030年實現氫氣價格(ge)每(mei)立方米30日元，加氫站數量達到(dao)900個，氫能源汽(qi)車數量達到(dao)80萬輛。

前不(bu)久，松(song)下集團在大阪建(jian)造(zao)了“H2 Kusatsu Farm”加氫(qing)站，第一(yi)種(zhong)是利用(yong)太陽能(neng)電(dian)(dian)池板發電(dian)(dian)，再通過電(dian)(dian)解水的(de)方法制(zhi)氫(qing)；另一(yi)種(zhong)是利用(yong)制(zhi)氫(qing)設(she)備與(yu)氣體(ti)重整(zheng)工藝(yi)相結合，該技(ji)術來(lai)自(zi)“Ene-Farm”家用(yong)天然氣燃(ran)料電(dian)(dian)池，已經(jing)可以實現穩(wen)定制(zhi)取氫(qing)氣。

事(shi)實上(shang)，這僅僅是日(ri)系眾多加(jia)氫站(zhan)的(de)一個(ge)。對(dui)于人口密度(du)極高的(de)日(ri)本(ben)(ben)來(lai)說，加(jia)氫站(zhan)運轉的(de)安全性(xing)的(de)重要性(xing)不(bu)言而喻。截至2018年底，日(ri)本(ben)(ben)已經建成了96座(zuo)加(jia)氫站(zhan)，而目前(qian)日(ri)本(ben)(ben)加(jia)氫站(zhan)的(de)數量已經突破100座(zuo)，穩居(ju)世(shi)界第一。目前(qian)日(ri)本(ben)(ben)加(jia)氫的(de)價格(ge)和(he)汽油(you)相當(dang)，300元(yuan)的(de)氫氣可以行駛650km，并且日(ri)本(ben)(ben)政府提出，2025年氫能源汽車的(de)用(yong)車成本(ben)(ben)要和(he)混(hun)動汽車相當(dang)。

不僅是(shi)加(jia)氫(qing)(qing)站的(de)數量，日本在氫(qing)(qing)能源技術(shu)的(de)專(zhuan)利數量上也是(shi)遙遙領先。根(gen)據數據統計，全球氫(qing)(qing)燃料電池技術(shu)專(zhuan)利83%握在日本人的(de)手里。

之前氫雖有諸多優點，但在全球范(fan)圍內仍為制氫成本居(ju)高不下所(suo)困擾，就算在日本也要靠政府的政策來支持。日本的這一選擇堪稱全球對于氫能的最大賭注之一。

如今隨著日本東京大學(xue)研(yan)究團隊成功實(shi)現(xian)太(tai)陽能(neng)大規模制(zhi)氫(qing),如果接下來實(shi)現(xian)商業實(shi)用化，無(wu)疑將有望大幅降低用氫(qing)成本，推動氫(qing)能(neng)源的商業化和相關(guan)產(chan)業鏈(lian)的發展。

華爾(er)街日報(bao)在(zai)2021年6月(yue)的(de)一(yi)份報(bao)道提到,長期以來，氫能(neng)一(yi)直被認為成(cheng)本過高，效(xiao)率過低，因(yin)而(er)不(bu)切實際。日本的(de)這一(yi)選(xuan)擇堪(kan)稱(cheng)全球(qiu)對于氫能(neng)的(de)最大(da)賭(du)注之(zhi)一(yi)。

正如1970年代日(ri)本引領(ling)了液(ye)化(hua)天然氣的(de)使用一樣，該計劃(氫能源)若成功，將為全球氫能供應(ying)鏈奠(dian)定基礎，最終使氫能成為一種獨立的(de)能源來源，進一步推動石油和煤(mei)炭的(de)邊緣(yuan)化(hua),給(gei)世界能源市場帶(dai)來巨(ju)大變(bian)革。

如今,日本長期以來(lai)對氫能(neng)源的(de)“豪賭”不但有望為(wei)自己帶來(lai)豐厚回報，更將(jiang)為(wei)當下飽受能(neng)源危機及碳中和(he)困擾(rao)的(de)國家(jia)點亮一盞希望之燈(deng)。