封面新闻记者 罗石芊 徐湘东
在四川省攀枝花市西区,一个被网友们称为“领航者号”的基地,正将《流浪地球》中的能源幻想,照进现实。
12月25日,封面新闻记者走进这个基地,一探太阳如何晒出“氢能源”?
氢,到底怎么“晒”出来?
基地的名字,有点拗口:攀枝花多面体钛酸锶聚光制(加)氢一体站中试基地。这是全球首个光解水制氢商业化项目。

光解水制氢项目基地 徐湘东摄
进入基地大门,映入眼帘的,是一座加氢站,其外表和加油站没有太大区别。右边,144个多边形定日镜,环绕在一座“水塔”模样的聚光反应塔下,把不远处的三个绿色的储气罐衬托得有些“娇小”。

多边形定日镜 徐湘东摄
塔对面的控制室里,操控人员点下电脑屏幕上的“一键追日”,定日镜便会集体“转身”面向太阳,将阳光反射至聚光反应塔,现场科幻感十足。
看似简单的布局下,阳光,正经过工业版的“光合作用”,变成氢气。

中国科学院过程工程研究所研究员段东平 徐湘东摄
“我们这个项目运用了‘多面体钛酸锶聚光量子制氢氧电热一体化技术’,实现‘光解水制氢’。”站在定日镜下,项目主导研发人、中国科学院过程工程研究所研究员段东平,念出了一大段专业术语。
这些“字都认识,但读不明白”的名词,到底啥意思?
段东平打开手机里的一张模型图,一个白色的26面体,和陕西历史博物馆里的“独孤信多面体煤精组印”很相似。

多面体钛酸锶模型 受访者供图
“这就是多面体钛酸锶,有26个面,是由钛酸锶材质做成的纳米级催化剂。它能将太阳光子转换为电子。”
26面体钛酸锶在哪里?段东平指了指反应塔上的玻璃框,“无数个它们藏在玻璃框后面。”
“光子又称光量子,聚光量子,就是聚集太阳光高强光子的意思。”段东平解释,太阳光经此被转化后,不仅可以生成氢气、氧气,还能发电、产热,实现一体化生产。
段东平展示了一段高倍聚光镜下拍摄的视频,“光合作用”后的氧气像火焰般在玻璃背后冒出,氢气则被收集起来。根据实验室检测数据,其产出的氢气纯度可以达到99.8%、氧气纯度可以达到98.6%。

高倍聚光镜下,氧气像火焰般生成
“简单来说,太阳光照到定日镜上,反射到反应塔,在装满催化剂和水的容器中分区生成氧气和氢气,氢气经过冷却脱水被运到加氢站的储罐里。”段东平解释,“这就是‘晒着太阳制氢’,最后像加油一样,把氢气‘加’入氢能源车中”。

阳光被集中反射至聚光反应塔 徐湘东摄
科学,有时来源于“意外”
氢(H),这个元素周期表中的“头名”,是大多数人学化学时的第一个知识点,也是宇宙中最常见的物质。
电影《流浪地球》中,主角刘培强告诉儿子,“氢是爸爸开大火箭的燃料”。氢的燃烧热值高,每千克氢气燃烧放出的热量为143兆焦,是石油热值的3倍多。且燃烧释放能量后生成水,是一种清洁无污染的能源。
按照国际氢能委员会预计,到2050年氢能源将有望贡献全球整体能源需求的18%,创造出年均2.5万亿美元总产值。根据中国氢能联盟预计,到2050年氢能源有望贡献全国终端能源需求的10%,创造超过10万亿元的总产值。
氢能的含金量不言而喻。
“目前,全球制氢主要有化石能源制氢、电解水制氢和光解水制氢等方式。光解水制氢比化石能源制氢更环保,比电解水制氢效率高两倍、成本低一半。”段东平举例,目前,电解水制氢每公斤成本约40至50元,而攀枝花的这条光解水制氢线只需要21元左右。
想要实现光解水制氢,则需要核心催化剂——钛酸锶。钛酸锶的面越多,意味着对光的响应越好,可激发的光电子越多。因此,全球各地的科学家们都致力于找到更多面的钛酸锶。




