为解决此问题, 苏格兰赫瑞瓦特大学 (Heriot-Watt) 机械工程助理教授 Jin Xuan 与耶鲁大学, 香港城市大学, 华东理工大学携手改良太阳能制氢技术, 让氢气逐步成为再生能源一环节.
光电化学 (photoelectrochemical, PEC) 电解水技术为太阳能制氢方式之一, 借由太阳能与催化剂将水分解成氢与氧, 以往 PEC 电解水技术需要消耗 1.23 电子伏特 (eV) , 且只有某一 UV 波段才能促使其进行反应, 导致大范围光谱被浪费.
该团队研发酸硷值差异 (pH-differential) 设计, 将能量需求降至 0.35 eV, 透过单独改变每个电极的 pH 值, 让电解水制程的热力学 (thermodynamics) 全然不同, 使 PEC 电解水技术可用更便宜与更多光谱来运作.
为了要适应酸硷值差异, 新型微型系统 (microsystem) 会产生独特的微流体 (microfluidic) 模式, 并让酸性和硷性电解质可同时存于相同电池中. 而新系统也可降低 PEC 电解水三分之二成本, 将太阳能燃料转换效率提高 20%.
Xuan 教授表示, 不管是在英国还是全球, 成本皆为太阳能制氢技术最大挑战, 其成本约为风能与生质能的 2 倍, 而新系统将能使用更廉价, 更唾手可得的材料制成, 意味着该技术可以轻松达到商业化, 并满足日益增长的氢燃料需求, 团队目前也已实际将技术用于燃料电池中.
苏格兰再生能源组织 (Scottish Renewables) 资深政策经理 Hannah Smith 表示, 这项研究让英国的再生能源资源可能性更加多样化, 绿能氢气可用于家庭供暖与氢燃料电池车, 并加速英国脱碳速度.
赫瑞瓦特大学首席科学家 John Underhill 则指出, 如何实现低碳且安全的能源是目前最大挑战之一, 而赫瑞瓦特大学正在测试新能源系统的可行性研究, 这将有助于未来能源转型.