德国研究机构开发出紧凑型绿色氢能制取技术，推动可持续未来

随着全球对可持续能源的需求日益增长，氢能因其清洁、高效的特性而备受瞩目。然而，传统电解水制氢技术依赖复杂的大型设备，限制了其在更广泛场景中的应用。德国Fraunhofer研究机构通过Neo-PEC联合研究项目开发了一种新型紧凑型氢能反应器，为绿色氢能生产提供了新的解决方案。

太阳能驱动的直接分解水技术

在Neo-PEC项目中，Fraunhofer团队开发了一种基于光电化学电池（PEC）的模块化制氢解决方案。与传统利用太阳能发电驱动电解槽的分步方法不同，这项新技术将发电和水分解过程整合在同一个装置中，大幅提高了效率和实用性。

核心组件是一个独特的串联PEC模块，其设计模仿传统光伏组件，但具有关键差异。模块利用涂覆了高纯半导体材料的浮法玻璃或平板玻璃作为核心材料，通过吸收太阳光的短波和长波部分，分别在玻璃的两侧生成氢气和氧气，并确保两者在生产和储存中严格分离。

Fraunhofer团队通过气相沉积技术在玻璃表面形成仅几纳米厚的半导体层，这些层的优化结构和材料性能显著提升了氢气的产量。此外，模块中的光伏元件还能为系统提供额外电压，进一步提高效率。

紧凑设计与高效能的结合

目前，这种反应器的有效面积为0.5平方米，在欧洲日照条件下，每年每100平方米模块可生产超过30公斤氢气。这相当于驱动一辆氢能源汽车行驶15,000至20,000公里。

Fraunhofer团队在设计中充分考虑了稳定性和适应性。模块结构紧凑，可根据需求灵活连接成更大的氢能生产阵列，而不影响效率或可靠性。项目负责人Dr. Arno Görne表示，该模块设计在尺寸和性能之间达到了最佳平衡，为未来规模化应用提供了坚实基础。

跨学科协作推动创新

Neo-PEC项目的成功离不开Fraunhofer各研究机构的密切合作。Fraunhofer IKTS负责研发光电活性层的材料和加工工艺，Fraunhofer IST提供了大面积物理气相沉积技术的支持，而Fraunhofer CSP则主导了反应器设计、低成本制造以及性能评估。这种跨学科协作展示了德国在科研领域整合多方资源的能力。

项目团队已通过多次实地测试验证了模块和连接方案的稳定性与可靠性。该技术首次亮相于2024年在法兰克福举办的Achema贸易展，并获得了广泛关注。

绿氢的未来展望

Fraunhofer团队计划在后续项目中深化研究，进一步提升模块效率与安全性。同时，他们还将与私营企业合作，推动这一技术在分布式氢能生产中的应用。未来，这一紧凑型绿色氢能解决方案有望在交通、工业和家庭能源供给等领域发挥重要作用。

这种创新不仅为绿色氢能生产提供了高效可靠的路径，也为实现更广泛的可持续能源转型奠定了基础。Fraunhofer团队的成功为全球能源技术的发展树立了新的标杆。

参考文献：

[1]Katrin Schwarz. Developing compact power plants for green hydrogen[EB/OL](2024-07-01).https://techxplore.com/news/2024-07-compact-power-green-hydrogen.html.