氢是一种“二次能源”，煤制氢、天然气制氢等传统化石原料制氢技术发展成熟，占氢气来源总量的70%左右，但是化石原料制氢不可避免地存在温室气体排放、能源短缺、成本及大规模应用等问题。减少制氢过程中的环境影响、降低制氢成本是未来制氢技术发展的必然趋势。太阳能光催化分解水制氢技术具有可再生、零排放的优势，是指在催化剂作用下利用太阳光制取氢气，可将低能量密度的太阳能转化为高能量密度的氢气，是未来获取氢气的主要方式之一。太阳光催化分解水制氢的方式主要包括太阳光催化分解水制氢、太阳光电催化分解水制氢以及太阳光发电耦合电解水制氢。预测到2050年时，当太阳光催化制氢效率达到10%，全球只要建立1万个规模为25平方公里的太阳光催化制氢工厂就可以满足人类三分之一的能源需求。然而，当前太阳能制氢转换效率较低是制约该技术走向商业化应用的主要瓶颈，核心技术突破在于开发具有高效、稳定的太阳光催化分解水制氢材料，构建规模化光催化制氢反应体系以及开展分子水平的光催化反应理论研究。 本文将从太阳能制氢关键材料、反应体系进行阐述，重点介绍课题组最新研究进展。首先，介绍电解水制氢领域的非贵金属电极材料最新研究成果。其次，介绍光催化及光电催化材料领域的多孔单晶二氧化钛光催化及氧化铜阵列光电极制氢材料。最后，阐述太阳能制氢与油田水、化工品耦合体系的研究进展。

太阳能制氢