受限于汽车的外表面积，目前的太阳能电池汽车，难以为汽车提供足够的能量，只能作为有限补充，而且无法克服夜晚无光照不能储能的问题。

那太阳能还有没有更好的办法成为汽车的动力源，为车辆提供充足动力呢？当然是有的。我们在之前的一期已经介绍过，氢能是汽车的理想动力源，氢燃料电池的电化学过程是氢和氧反应生成水，并产生电能。这个过程无污染物生成，无碳排放。而且氢能汽车加注氢燃料可以像加注燃油一样快捷。而氢的制备就可以充分利用太阳能了。这就是我们这期要分享的内容：利用太阳能大规模以水制氢技术。

这项技术绝对可以称得上是革命性的技术，因为水和太阳能都是源源不断可以再生的资源。利用太阳能将水分解成氢和氧，在驱动汽车行驶时，氢又和氧反应生成水，可以说是形成一个完美闭环。

太阳能制氢有多种技术路线。如热化学制氢、太阳能光催化制氢、电解水制氢等。

太阳能热化学制氢

太阳能热化学制氢气，就是将太阳能转化成化学能，通过氧化物分解吸热和单质M水解放热两个过程，使水分解产生氢气。热化学循环制氢的反应通式如下：

这一方法由于H2和O2不是同时同步产生，避免了H2和O2的分离问题。借助于具体物质的化学反应过程，使水可在较低的温度下水解。目前已开发出上百种反应循环体系在理论上可以实现水的热化学分解制氢。但能适宜大规模应用的却并不多，且有待进一步研究开发。


太阳能光催化制氢

光催化分解水的原理为：当半导体吸收光子后，价带的电子被激发到导带并在价带留下空穴ｈ＋，ｈ＋ 获取水分子的电子并把水氧化分解为氧气和质子Ｈ＋，而电子与Ｈ＋结合后放出Ｈ2。高效光解水催化剂有３个关键因素，即合适的带隙、良好的电子－空穴分离及传输能力、放氧放氢位具有高的活性。


从理论上讲，驱动全分解水反应所需的最小光子能量为1.23 eV，对应波长约为1000 nm左右的光子。但实际上，由于半导体能带弯曲的影响和水分解过电位的存在，对半导体带隙的要求往往大于理论值，一般认为应大于1.8 eV。

根据光催化分解水反应机理，半导体光催化主要涉及三个过程：光吸收与激发；光生电子和空穴的分离与转移；表面催化反应。

太阳能光伏电解水制氢

针对太阳能自身特征，开发太阳能光伏电解水制氢系统，既可实现太阳能至电能的转换，作为电力供应直接使用，又可将电能转换为氢能，存储利用，综合提升了太阳能的利用率。

太阳能光伏电解水制氢系统包括两个“能量转换单元”：太阳电池和电解水制氢。通过太阳电池将光能转换为电能，电能参与电解水制氢，实现电能至氢能的转换。太阳能到氢能的间接转换过程中会有少量能量损失，系统总效率的高低依赖于太阳电池的光电转化效率及电解水装置的效率。


小结

氢能是不可多得的兼具绿色、可再生的能源，是未来能源发展趋势。虽然太阳能直接作为汽车动力源受到各种客观因素的制约。但通过规模化建设太阳能制氢工厂，可以实现大规模利用太阳能制备可以储存、运输的氢气。以氢气作为氢能汽车的燃料能源，同样可以实现太阳能作为汽车动力源的目的，只不过是借助了氢能这一中间能源载体。

虽然目前太阳能制氢技术已经取得了较大的进展，但相比于传统的化石燃料制氢还需要在制氢效率、材料成本、规模化应用等方面进一步优化和提高。

原标题：太阳能可作为驱动汽车的间接动力源：太阳能→氢能→氢能源汽车