近年来，我国已成为全球最大的制氢国家。根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》的估算，到2030年，我国对氢气的年需求量将增长至3715吨，到2060年将增至1.3亿吨，显示出巨大的增长潜力。预计到2050年，氢能产业链的年产值有望达到12万亿，光伏装机规模也将增至900吉瓦，形成万亿级市场。
在各种制氢方法中，光伏制氢备受关注，而其他方法如氯碱工业副产氢、化工原料制氢和石化资源制氢，往往不符合绿色发展的主题。唯有光伏制氢才能产生真正的“绿氢”。
除了经济和环保的优势之外，光伏制氢还可有效解决光伏电站的消纳问题，减少弃光率，使得光伏发电的利用率达到100%。
因此，光伏制氢作为一个新兴领域正迅速崭露头角，成为解决能源问题的有力工具。在这个背景下，许多光伏企业开始积极布局光伏制氢项目，包括阳光电源、亿利洁能、金开新能和晶科能源等。其中，隆基绿能更是由创始人亲自出动，与朱雀投资合作成立了氢能子公司，积极拓展光伏制氢业务。
央企也积极参与其中，中石化新疆库车绿氢示范项目的220千伏绿氢变电站已于2023年3月31日成功送电，计划在6月30日投产。
随着众多光伏公司纷纷宣布进军光伏制氢项目，他们的股价也迅速飙升。然而，尽管市场前景广阔，光伏制氢的大规模应用仍面临一些棘手的技术瓶颈。
其中，两个最为关键的问题是催化剂的不稳定性和逆反应的存在。
最近，韩国基础科学研究院的Dae-Hyeong Kim教授和Taeghwan Hyeon教授等人为解决上述问题设计了一种创新的可浮式光催化平台，采用多孔弹性体-水凝胶纳米复合材料构建。相关研究成果以《Floatable photocatalytic hydrogel nanocomposites for large-scale solar hydrogen production》为题发表在顶级期刊《Nature Nanotechnology》上。
该纳米复合材料在空气-水界面处展现出高效的光传输能力、易于气体分离以及抑制H2逆氧化的特点。在无需强制对流的条件下，Pt/TiO2冷冻气凝胶催化剂实现了高达163 mmol h-1 m-2的析氢速率。
通过在1平方米的面积上应用经济可行的单原子Cu/TiO2光催化剂，纳米复合材料每天能够产生79.2毫升的氢气，充分展示了其在自然光照下的出色性能。
这项纳米复合材料作为可漂浮光催化平台，在太阳能制氢领域显示出优于传统系统的潜力，并具备巨大的商业化价值。
如果该项技术能够得到广阔应用，将促进大规模氢能生产。纳米复合材料的高效光传输和催化性能能够实现更高的氢气产量，为可持续能源供应提供了可靠的来源。这将促进能源行业向更清洁、低碳的方向转型，将极大程度的满足未来能源需求的增长，形成新的规模化能源市场。
然而，除了光伏制氢领域自身存在的技术瓶颈，氢能的运输和储存问题也一直困扰着相关领域的从业者。目前，长距离氢气运输仍主要依赖汽车运输，但这种方式成本高、效率低，是导致终端用氢成本居高不下的主要原因之一，从而制约了产业链的发展。
与此同时，氢气作为一种极易燃的气体，储存变得极具挑战性。此外，氢气在金属晶粒周围会聚集，形成高达18.7兆帕的压力，相当于地表气压的187倍，对金属结构造成破坏和脆化，这就是所谓的“氢脆”现象。
因此，关于光伏制氢是否能够相互促进的问题，以及能否产生1+1大于2的协同效应，产业风口是否能够实现落地并达到规模经济，这些仍然无法盖棺定论，需要时间来进行验证。只有经过充分的实践和探索，我们才能揭示光伏制氢在能源领域的真正潜力。
扫一扫关注微信
