四川阳光制氢：太阳能也能“晒”出新能源？
封面新闻记者 罗石芊 徐湘东
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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。
“科学，有时来源于意外。”段东平说，从2013年开始，在优化制备6面体钛酸锶的过程中，段东平团队“意外”发现了26面体钛酸锶，其转化效率，可达到传统钛酸锶的4倍。
之后，团队摸索出稳定“产出”的方法，将这个全球首创的纳米级材料，变成我国完全自主知识产权。
“2018年，我们团队开始研究‘多面体钛酸锶聚光量子制氢氧电热一体化技术’。在中间试验成功后，我们准备将纸上理论落地到工业应用场景中。”
段东平团队联系了广州、郑州等20个光能充沛、工业配套设施相对完善的地级市。
更令段东平意外的是，地处四川最南端的攀枝花市，率先抛出了“橄榄枝”。
年日照约2700小时的攀枝花，不仅阳光充足，氯碱、焦化等工业副产氢来源丰富，提纯制氢成本优势突出。加快建设氢能产业示范城市、全国重要清洁能源产业基地，是近年来攀枝花城市转型的一个方向。
2024年11月22日，2024中国氢能产业创新发展大会暨攀枝花市氢能产业投资推介会举行。会上，段东平和攀枝花市委、市政府签约项目建设。这距离项目的第一次洽谈，仅过去了一个月。
加注氢燃料 徐湘东摄
加10公斤氢气，小车能跑1000公里
“您可以先来看一下项目现场，我们再来详细沟通。”采访间隙，段东平接了一个来自海南企业家的电话，“他们想来了解一下项目的具体情况。”
12月4日，攀枝花多面体钛酸锶聚光制（加）氢一体站中试基地项目正式投运，成为全球首个光解水制氢商业化项目。
项目一期占地33亩，其中制氢占地21亩，年制氢产能约200吨。
作为项目投资方之一，攀枝花城建交通集团 党委书记、董事长陈曦介绍说，项目一期投产后，预计年产值700万元，将带动万吨级制氢基地建设，三年内预计可形成年产1.2万吨绿氢的超大型产业集群。项目完全达产后，预计年减排二氧化碳48万吨。
段东平预测，项目全部建成后，这里产出的氢，成本将从目前的每公斤21元降到16元，甚至更低。
绿氢是什么？年产1.2万吨绿氢，又是个什么概念？
绿氢，是通过太阳能、风力等可再生能源发电进行电解水制氢，在制氢环节中没有碳排放，是现阶段实现碳中和的方式之一。
“2025年，全世界的氢气的总产量大约在1亿吨，中国占了4000万吨，电解水制氢生成的绿氢，可能只有30万吨。”段东平说，1.2万吨绿氢，在业界是个不小的数字。
他打了个比方：“一辆家用氢能小车，一次可加约10公斤氢气，就能跑1000公里。如果把攀枝花现有汽车变为氢能小车，1.2万吨几乎可以覆盖全部。”
和此前被网友质疑的“喝水就能跑”的汽车概念不同，经过转化后的氢燃料可以直接充入氢燃料电池中，为车辆行驶提供动力。目前，攀枝花已投运氢能车辆52辆，包括10辆公交、42辆49吨重卡。
更重要的是，光解水制氢，打破了环境对制氢的局限性。“我们不需要用电，只需要光就可以制氢，以后在高原、沙漠、海洋上，一出太阳，就能制氢。”段东平说。
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