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德国造最大人造太阳:探索太阳能制氢新途径

科普小知识2022-05-21 03:41:55
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世界上最大的“人造太阳”已经开始发光。科学家们建造了一个由100多个短弧氙灯组成的巨大蜂窝墙,希望找到一种更有效的方法来获得氢气,并为工业氢气和氢气生产开辟一条新的道路。

据德国国家航空航天研究中心(DLR)称,由149个短弧氙灯组成的Synlight系统于3月23日正式启动测试。这座高约14米、宽约16米的“灯墙”将光线投射到20×20的焦平面上,产生的辐射强度是受阳光照射的同一区域的1万倍,最高温度为3000摄氏度,约为高炉温度的2至3倍,功率为350千瓦。

研究人员表示,极高的温度是利用太阳能生产氢燃料的必要条件。建立Synlight系统的目的是探索和开发利用阳光制氢的最佳设备。这种“人造太阳”可以产生水蒸气,水可以分解成氢和氧。氢可以被制成不含二氧化碳的清洁能源,为汽车、飞机等提供动力。

氢气是清洁能源的未来之星。由于其无污染、可再生、高能量密度和便于储存和运输,氢气被认为是最理想的清洁能源之一。虽然氢是宇宙中最丰富的元素,但天然氢非常稀少。因此,科学界一直在探索将更清洁的原材料用于人工制氢。目前,常用的人工制氢方法包括利用化石燃料制氢、电解水制氢等。虽然电解水制氢的过程很简单,但成本很高。

太阳能制氢是另一个未来发展方向。德国航天中心宣布,Synlight系统可以促进利用太阳能生产化学原料和减少碳排放的研究。受天气、纬度和地形的影响,太阳能在中欧通常被视为“不规则”能源。因此,“人造太阳”已经成为一个更现实的选择。

几年前,德国航天中心研究所太阳能研究所的科学家已经在实验室成功地利用太阳能生产氢气。Synlight系统的目标是扩大这种生产的范围,使其有益于工业应用。

德国航天中心太阳能研究所所长伯纳德·霍夫施米特(Bernard Hoffschmidt)表示,Synlight系统旨在将小型实验室的实验提高到一个新的水平。一旦使用350千瓦人造光的制氢技术成熟,这个过程可以放大10倍,达到发电厂的技术水平。如果资金充足,这一目标有望在10年内实现。

然而,该研究中心的最终目标是利用自然光产生氢气。据《卫报》报道,目前Synlight系统的使用非常昂贵——一个四口之家一年的耗电量相当于四个小时的耗电量。研究人员希望这个模拟器能给太阳能燃料制造带来更快的进步。