光催化制氢:不用电解槽的路线


目前,全球只有少数几个试点项目采用光催化技术制氢——即利用特殊反应器直接从阳光和水中生产氢气,无需电解槽。
由于不依赖电力驱动电解堆,光催化技术的支持者认为,这项技术从根本上将绿氢生产成本与电力成本“解耦”。要知道,电费通常占平准化制氢成本(LCOH)的 75% 左右。
Fortescue 旗下的 Sparc Hydrogen 公司则更进一步表示,光催化技术在太阳能转化效率上即将超越电解路线。该公司自 2025 年 12 月起已在南澳大利亚运营一座“光催化水分解”(PWS)试点工厂。
催化剂是关键
光催化水分解的核心材料是光催化剂,它能加速阳光驱动的光化学反应,从水中提取氢气。
Sparc Hydrogen 项目经理 Vinod Gopalan 介绍,该公司在阿德莱德 SHARP 试点项目中目前使用的光催化剂来自日本某大学,太阳能转氢效率仅为 1%。相比之下,光伏驱动电解制氢的太阳能转化效率约为 12% 至 15%。
不过,SHARP 项目的核心目标之一,就是在反应器中测试不同的光催化剂。因此,Sparc Hydrogen 正积极接触各大研究机构、高校和商业供应商,寻找性能更优的产品。
“过去两年,进入光催化剂研究领域的机构明显增多,其中一些已经开发出效率达到 10% 的产品,”Gopalan 告诉 Hydrogen Insight,“这是原来的十倍还多。进展非常快。我们相当有信心,未来一两年内,效率甚至有望达到 20% 至 25%。”
他补充说,光催化理论上可以实现 30% 的太阳能转氢效率。
两年内超越电解槽?
Sparc Hydrogen 由澳大利亚矿业巨头 Fortescue 持股 36%。公司 CEO Alana Barlow 透露,下一步计划测试效率至少达到 10% 的光催化剂。
“考虑到三年前我们能用的催化剂效率只有 1%,现在这种进步真的令人惊叹,”她说。
光催化剂技术的快速演进,有望帮助 Sparc 在数年内实现商业化。“我们计划在 2030 年前推出商业产品,”Barlow 说,“高性能催化剂的出现大大加快了我们的节奏。我认为未来两三年是完全可以实现的时间窗口。”
即便是现有效率仅 1% 的催化剂,Barlow 也表示,SHARP 项目生产的氢气成本已“显著低于”光伏电解路线——毕竟省去了高价电力这一大块开支。不过,她未透露 SHARP 项目目前的具体制氢成本。
还需更多数据
她表示,至少需要 12 个月的运营数据,包括南半球冬季的运行数据。Gopalan 指出,南澳大利亚的冬天“有阳光但气温较低”。这些数据将用于向股东——Fortescue、Sparc Technologies、阿德莱德大学和澳大利亚联邦政府——证明技术可行性,进而推动项目扩大至示范规模。
技术本身也是亮点
除光催化剂外,Sparc Hydrogen 还拥有一套专利“A 形框架”结构,用于容纳反应器。它不仅能够导入并聚焦光线,还能防止反应器过热。
Barlow 指着工厂的 A 形框架反应器说:“你可以看到,这套技术非常简洁。这正是它的魅力所在——也正因如此,它才那么容易扩展和商业化。”
同行也在积极布局
值得关注的是,其他公司也在推进光催化制氢技术。在中国,攀枝花城市建设交通公司与 Beijing Nao Hydrogen Power Technology 组建了合资公司,据当地报道,双方在四川攀枝花的项目已实现商业规模制氢。

美国初创公司 SunHydrogen 则开发了一种模块,由数十亿个“纳米粒子”构成,集光伏材料与电催化剂于一体,可在水中同步完成光能捕获和氢氧分离,层叠覆盖在一张隔膜上。该公司近期与中国光伏制造商 CTF Solar 签署协议,将在德国生产这种模块,并声称其太阳能转氢效率已达 9% 至 10%。
【信息来源:欧洲行业网站】
