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一個(gè)由陽光驅(qū)動(dòng)，長得非常像小型火車的氫燃料系統(tǒng)誕生，有別于傳統(tǒng)的化石燃料系統(tǒng)，麻省理工學(xué)院實(shí)現(xiàn)完全綠色、無碳的氫能設(shè)備，顯著提高太陽熱化學(xué)制氫的效率，從7%提高到40%。

太陽熱化學(xué)制氫（solar thermochemical hydrogen，STCH）是通過陽光熱能直接分解水產(chǎn)生氫氣，這種制氫法雖然可以完全依賴再生能源，但效率相當(dāng)?shù)?，基本上只有約7%的入射光用于制造氫氣，是種低收益高成本制氫技術(shù)。

顯然這類只靠對綠色能源的愛是無法推動(dòng)規(guī)模發(fā)展，還需要再進(jìn)一步的研究。麻省理工機(jī)械工程系A(chǔ)hmed Ghoniem表示，我們正努力實(shí)現(xiàn)能源部的目標(biāo)，也就是2030年以每公斤1美元的價(jià)格生產(chǎn)綠氫，為了提高經(jīng)濟(jì)效益勢必得提高效率，確保收集到的大部分日照都用于制氫。

STCH系統(tǒng)的核心通常是兩步驟的熱化學(xué)反應(yīng)，第一步先將金屬暴露在蒸汽中，金屬會(huì)從蒸汽中奪走氧氣，留下氫氣，之后將氫氣分離出來后，把生銹金屬置于真空中加熱，逆轉(zhuǎn)生銹過程并使金屬重生，該過程則可重復(fù)幾百次。

MIT目標(biāo)是優(yōu)化此流程，因此打造出類似火車的箱型反應(yīng)器，并在圓形軌道上圍繞熱源設(shè)備轉(zhuǎn)圈圈。每個(gè)反應(yīng)器一開始都會(huì)經(jīng)過一個(gè)高溫站，暴露在溫度高達(dá)攝氏1,500度的熱量下，利用極端高溫吸出反應(yīng)爐金屬中的氧氣，沿著軌道反應(yīng)爐的下一站則是攝氏1,000度的冷卻站，暴露在蒸汽中產(chǎn)生氫氣。

為了回收從系統(tǒng)中逸出的熱量，圓形軌道兩側(cè)的反應(yīng)器可以通過熱輻射交換熱量，讓熱反應(yīng)器被冷卻，而冷反應(yīng)器被加熱，便能將熱量保留在系統(tǒng)內(nèi)。為提高效率，研究人員還添加第二組反應(yīng)爐，圍繞著第一列列車反方向移動(dòng)，外部反應(yīng)爐將攜帶第二種也很容易氧化的金屬，外部反應(yīng)爐會(huì)吸收內(nèi)部反應(yīng)爐中的氧氣，有效地對原始金屬進(jìn)行除銹，因此不需要額外的能源密集型真空泵。

研究人員模擬概念模型后，發(fā)現(xiàn)可顯著提高太陽熱化學(xué)制氫的效率，從先前設(shè)計(jì)的7%提高到40%。Ghoniem表示，通過這種設(shè)計(jì)，我們發(fā)現(xiàn)借由太陽熱量即可提供動(dòng)力，能夠利用40%的太陽熱量來生產(chǎn)氫氣。

該團(tuán)隊(duì)也預(yù)計(jì)將在明年打造系統(tǒng)原型，計(jì)劃在美國能源部實(shí)驗(yàn)室的聚光太陽能設(shè)施中進(jìn)行測試，目前也已獲得能源部資助。 

原標(biāo)題：麻省理工“太陽熱能制氫”新設(shè)計(jì)，效率從7%提高到40%