光催化水分解制氢系统SolarH2深度：用阳光直接把水分成氢气和氧气的效率突破15%

东京大学特别教授堂免一成领导的研究团队与丰田汽车联合宣布，其SolarH2光催化水分解系统在真实太阳光条件下实现了15.3%的太阳能-氢能转换效率，首次突破国际能源署设定的10%实用化门槛。

光催化水分解是一种一步法制氢技术。将光催化剂粉末分散在水中，阳光照射后水分子直接分解为氢气和氧气。与电解水制氢需要先发电再电解的两步法相比，光催化法省去了电力中间环节，理论上成本更低。

SolarH2的核心是一组三层光催化剂面板，分别吸收紫外光、可见光和近红外光。每层使用不同的半导体材料，通过能带工程实现对太阳光谱的宽范围吸收。

堂免一成在东京的新闻发布会上表示，15.3%的STH效率是光催化制氢领域的历史性突破。此前的实验室记录是9.2%，团队在短短两年内将效率提升了66%。关键突破在于第三代光催化剂中引入了铱基共催化剂的原子级分散技术。

丰田CTO表示，SolarH2的长期目标是将绿氢生产成本降至每公斤2美元以下，与灰氢竞争。如果SolarH2能实现大规模部署，日本可以利用充沛的阳光资源成为氢能出口国。

该团队已在东京大学柏校区建设了一个100平方米的SolarH2示范装置，日产氢气约1.2公斤。下一步计划是在2029年建设一个1万平方米的中试工厂。

不过，光催化制氢面临的根本挑战是催化剂的长期稳定性。在实际运行中，光催化剂会因光腐蚀逐渐失活。目前催化剂的有效寿命约为6个月，需要定期更换。团队正在开发自修复催化剂涂层，目标是将寿命延长至3年以上。