中国科学家构建新型光热系统，实现规模室外阳光驱动甲醇重整制氢( 三 ) “该成果有潜力成为甲醇加氢

如前所述，为让上述策略能用于光热催化，李亚光将碲化铋/铜异质结构制备成光热系统，然后结合高效的甲醇重整催化剂，借此实现太阳光辐照下的甲醇重整制氢反应。

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（来源：NatureCommunications）
在整个方向的最初阶段，他们的科研目的是大幅提升光热材料的标准太阳光辐照温度，以达到300°C的级别。当然这个辐照温度会突破当时人类认知的极限，因此立项时必须重视理论可行性。
验证完理论可行性后，要根据最基础的理论来探索实现方法。他表示：“一个人的知识和精力是有限的，做新方向时需要很多专业人士共同协作。例如，我本身是做粉末光驱动催化方向，关于薄膜的制备经验比较少，但是我们课题组有老师是专门做薄膜材料的，这让我在制备碲化铋/铜异质结构时得到了很多帮助。 ”
事实上，一开始李亚光和大家的想法一样，就是通过做黑色光热材料的多孔结构或者气凝胶结构，在保证光热材料高效太阳光吸收的同时，去降低材料的热传导。
但是，他们发现该方式制备的光热材料的标准太阳光辐照温度，始终低于100℃ 。在和光催化以及光热催化领域的专家讨论时，大家都认为将光热材料的标准太阳光温度，提高至超过100℃、达到200℃、甚至300℃的想法是不现实的。但是在一次和光学工程的专家讨论的时候，他说这个非常简单，就是采用选择吸光原理。所以，李亚光等人根据这个选择吸光原理完成了整个研究。
他说：“这件事让我感受最深的是。广泛的学科交叉可能会给某一方向的研究带来革命性的进展和变化。 ”
可用于光热催化甲醇重整产氢、水煤气变换反应、和消除挥发性有机物等

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据介绍，本次成果的应用性极强。在前前后后的研究工作中，李亚光在新型光热系统的基础上，与工业催化剂耦合，实现了太阳光驱动的系列性工业催化，并展现出创纪录的性能和规模化生产前景。

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（来源：NatureCommunications）
具体应用场景如下：
1、可让自然太阳光驱动甲醇重整产氢
热催化甲醇重整产氢需要天然气燃烧提供热源，每产生10m3氢气需要消耗1m3的天然气。研究中，该实验室批量制备了高性能二维铜基催化剂，结合新型光热装置，标准太阳光驱动的甲醇重整产氢速率为3845Lm-2h-1 ，光能-化学能转换效率达到30.1% 。李亚光等人将光热甲醇重整制氢系统放大至6m2规模，在春季的室外太阳光辐照下制氢量高达23.27m3/天，因此具备工业化应用潜力。
2、自然太阳光驱动水煤气变换反应
水煤气变换可直接将煤炭资源转换为氢能，对缓解中国当前的能源和环境危机有极大的助益。然而传统的水煤气变换反应是一个热催化过程，在工业化应用中，高温的产生会导致巨大的能量消耗，这也是科研人员长期以来无法突破的瓶颈。
而该团队利用选择吸光原理构建了新型光热转换装置，在1个太阳光驱动的产氢速率为189.72mmolg-1h-1 ，相当于758.6Lm-2h-1 。将该新型水煤气变换系统放大到工业规模运行，在春季的白天，由4.2m2的室外太阳光驱动可产生6.60m3的氢气，为解决水煤气变换领域的高能耗问题提供了切实可行的途径，同时也开辟可规模化、高效、稳定的工业水煤气变换制氢新方向。