光解水制氫不僅可以獲得清潔的氫能，同時可以將間歇性的太陽能存儲起來，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前太陽能解水制氫主要有兩種方式：光電化學制氫和光伏驅(qū)動制氫。其中，光伏驅(qū)動制氫目前效率較高、穩(wěn)定性好，離實際應(yīng)用較近。

　　氫在能量上是屬于重量密集的，可儲存的和可運輸?shù)模@些特性使氫氣成為太陽能儲存和運輸?shù)娜剂?。此外，氫氣是各種催化過程的原料，可用于固定二氧化碳和氮氣以生產(chǎn)液體燃料，以便于處理。甲苯和甲基環(huán)己烷在環(huán)境溫度下都是液體，具有相對低的毒性，并且在脫氫催化劑的性能方面的進步，可以使用現(xiàn)有技術(shù)循環(huán)氫化和脫氫。因此，光催化太陽能氫生產(chǎn)與各種催化過程密切相關(guān)。

　　光解水制氫的原理是什么？

　　光催化反應(yīng)可以分為兩類“降低能壘”(down hil1)和“升高能壘”(up hil1)反應(yīng)。光催化氧化降解有機物屬于降低能壘反應(yīng)，此類反應(yīng)的△G<0，反應(yīng)過程不可逆，這類反應(yīng)中在光催化劑的作用下引發(fā)生成O2-、HO2 、OH·、和H+ 等活性基團。水分解生成H2和O2則是高能壘反應(yīng)，該類反應(yīng)的△G>0(△G=237 kJ/mo1)，此類反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為化學能。

　　要使水分解釋放出氫氣，熱力學要求作為光催化材料的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶電位比氫電極電位EH+/H2稍負，而價帶電位則應(yīng)比氧電極電位Eo2/H2O稍正。光解水的原理為：光輻射在半導(dǎo)體上，當輻射的能量大于或相當于半導(dǎo)體的禁帶寬度時，半導(dǎo)體內(nèi)電子受激發(fā)從價帶躍遷到導(dǎo)帶，而空穴則留在價帶，使電子和空穴發(fā)生分離，然后分別在半導(dǎo)體的不同位置將水還原成氫氣或者將水氧化成氧氣。