陽光照射在聚光鏡上，反射到高塔上的多面體鈦酸鍶，水分子被直接分解，生產出綠色的氫能。

12月初，我國首個商業化光熱直接制氫示范項目在攀枝花投入運行，標志著這項原本局限于實驗室的前沿技術的商業化前進了一大步。

項目總投資約6000萬元，設計年制氫產能約200噸。這個由中國科學院過程工程研究所提供核心技術的項目，嘗試走一條不同于主流光伏電解水制氫的全新路徑。

兩條不同的技術路徑

將太陽能轉化為氫能，目前主要有兩條技術路線：光伏電解水技術和光熱制氫技術。

光伏電解水制氫是當前的主導路徑，技術相對成熟。這條路線需要經過兩次能量轉換：首先將太陽能轉化為電能，再用電能驅動電解槽分解水。

由國家能源局組織行業相關機構和專家編制的《中國氫能發展報告（2025）》指出，2024年我國氫能全年生產消費規模超3650萬噸，位列世界第一位。電解水制氫產能約50萬噸/年，產量約32萬噸，同比增長約3.6%，光伏電解水路線是電解水制氫的主要方式。

直接太陽能制氫則嘗試跳過“發電”這一中間環節，利用太陽光直接提供分解水所需的能量。攀枝花項目就是這一路線的商業化嘗試。

▲攀枝花多面體鈦酸鍶聚光制（加）氫一體站中試基地

攀枝花項目的創新

攀枝花項目的核心突破體現在兩大關鍵維度：一是創新采用多面體鈦酸鍶作為核心光催化劑，破解了傳統材料的性能瓶頸；二是完成光催化制氫從實驗室到工業化的工程集成跨越，驗證了技術規模化應用的可行性。

催化劑是光催化制氫技術的“心臟”。這個項目采用的多面體鈦酸鍶由中國科學院過程工程研究所自主研發，其核心優勢源于獨特的晶體結構設計——通過精準調控形成納米多面體形貌，不僅優化了光吸收性能，更顯著提升了電荷分離效率，能高效捕獲并利用太陽光譜中的可見光部分。

傳統普通鈦酸鍶僅能吸收太陽光譜中占比不足5%的紫外光，太陽能利用率極低；而經過特殊形貌設計的多面體鈦酸鍶，成功將光響應范圍擴展至可見光區域，大幅提升了對太陽能的綜合利用效率，這是光催化制氫技術從實驗室走向實用化的關鍵材料突破。

在工程集成層面，項目構建了高效的聚光-反應體系：由144臺定日鏡組成的聚光系統可精準追蹤太陽軌跡，將分散的太陽光集中反射至24個核心催化反應器；反應器內部裝填多面體鈦酸鍶催化劑與反應介質，在聚焦強光的激發下直接完成水分解制氫反應。

“這條生產線把聚光后濃縮的太陽光，送入盛滿催化劑和水的反應器，在復合催化材料的光電轉換界面上，分區產出氧氣和氫氣，氫氣經過冷卻脫水之后就可直接送入加氫站的儲罐。”中國科學院過程工程研究所研究員段東平表示，根據實驗室檢測數據，其產出的氫氣純度可以達到99.8%、氧氣純度可以達到98.6%。

段東平介紹說，其科研團隊自2012年起，就開始研究鈦酸鍶材料的獨特光電性能，2019年陸續合成出來了十八面體、二十六面體以及中空籠狀鈦酸鍶。為了把全球首次合成出來的二十六面體鈦酸鍶的優勢推廣應用到新能源行業，他們反復研制、測試其復合材料，攻關提升了光電轉換效率，擴大光域響應范圍。

段東平指出，該條示范線擁有多個世界首次：

一是全球首次在工業項目上采用分光、濾光鏡片，實現太陽光分波段有效利用紫外光、可見光；

二是全球首次采用化工生產模式進行光催化制氫，濃縮的太陽光和水在反應器箱體內部發生光電轉換和催化、分區制氫、制氧反應體系。

三是采用了全球首次合成的二十六面體鈦酸鍶及其三維復合催化材料，在催化劑的晶面調控和電子遷移方面具備領先優勢。

四是正在攻關的“聚光制氫氧電熱一體化技術”，全球首次把太陽光的全波段能量集中在一個工藝和一套設備上實現利用，這也是聚光制氫氧技術的延伸和升級版。

商業化還面臨很多挑戰

盡管攀枝花項目實現了從實驗室到商業化示范的重要跨越，但光熱直接制氫技術要實現大規模產業化，仍需克服多重挑戰。

成本競爭力是首要問題。攀枝花項目一期年產氫約200噸，制氫成本約為21元/公斤。項目規劃通過二期千噸級產線的規模化與技術優化，將目標成本降至16元/公斤以下。

作為對比，當前主流的光伏+堿性電解水制氫成本約18-24元/公斤（西北風光富集區最優項目可達到15元/公斤）。

催化劑的效率和耐久性是一個關鍵技術瓶頸。在戶外強光、溫度變化及水汽環境的長期作用下，催化劑活性可能逐漸衰減，影響系統長期運行的經濟性。如何確保催化劑在數千小時運行中性能不衰減，仍是研發重點。

太陽能的間歇性問題也需要解決方案。光熱制氫系統受晝夜交替和天氣變化影響明顯，如何保證穩定的氫氣產出是技術實用化必須解決的問題。

另外，多面體鈦酸鍶合成工藝復雜，需精確控制溫度、壓力和反應時間。與已經成熟的“光伏+電解水”路線相比，直接光熱制氫尚未形成完整的產業生態鏈，這也會影響技術的推廣速度。