21世纪以来，随着全球应对气候变化的压力不断增大，世界各国也逐渐将碳中和纳入国家战略规划里面，人们对于洁净能源的需求日益增加，以新能源替代化石燃料的过程中，实现温室气体与污染物的排放，最后达到零碳排放的目的。在这个时候，氢能作为21世纪的“明星”能源，以无污染、零碳排放、高热值等优势逐渐被越来越多的国家引起重视。
那么在制氢技术中，被大家所认可的最具有前景的太阳能制氢技术与核能制氢技术中，哪个才是未来？
太阳能制氢
太阳能制氢是利用太阳能有光分解制取氢气,在这个过程中，太阳能发电和电解水两部分组合成为太阳能制氢系统。截至目前，太阳能制氢主要有以下几种技术：光催化法制氢、人工光合作用制氢、热化学法制氢、生物制氢、光电化学分解法制氢。
图1 太阳能制氢概念图
① 光催化法制氢
半导体TiO2及层状金属化合物、过渡金属氧化物利用可见光催化材料，在一定的光照条件下催化分解水产生氢气，但是现在的技术中利用催化剂光解水的效率只有1% ～2%，还比较低。目前对于该项研究主要在金属配合物和半导体体系方面，半导体光催化在原理上与光电化学池比较类似，但是与光电化学池相比，半导体放氢过程大大简化，因此在研究中可加入电子来提高放氢效率。
② 人工光合作用制氢
人工光合作用是对植物光合作用进行模拟，利用太阳光制氢。简单来说，人工光合作用制氢过程与水电解类似，区别在于其利用太阳能代替了电能。但是现在此项技术对于光能利用率也比较低，只有15%--16%，但这绝对是未来发展的一个方向。
③ 热化学制氢
热化学制氢是最简单的方法，利用太阳能直接分解水制氢，简言之即用太阳能聚光器收集太阳能直接将水加热至3000K以上的温度从而分解为氢气和氧气的过程。但是这种方法存在①高温下氢气和氧气的分离；②高温太阳能反应器的材料两个问题。此项方法技术可在低于1000K的温度下进行，并且制氢效率可达50%左右，许多专家认为，相较于其他太阳能制氢技术这是比较有前景的制氢方法。
图2 太阳能制氢试验系统
④ 生物制氢
生物制氢是利用光和生物、发酵细菌中存在的与制氢相关的酶，主要的是固氮酶和氢酶，生物制氢技术除了本身具有节能、不消耗矿物、清洁等优势，生物体作为一种可再生能源还能自身繁殖复制，利用光合作用进行物质和能量转换，并且这种转换在常温常压下也可以进行。充分的太阳光照是光和生物制氢的关键，因此，合理对生物制氢反应器中的光提取器和聚光系统进行设计就显得尤为重要。生物制氢的前景虽然很好，但是如何培养高效的制氢生物仍是有待研究的方面。
⑤ 光电化学分解
光电化学分解水原理可简单概括为：半导体光电极在太阳光激发作用下产生光生电子和空穴，部分光生电子和空穴经过外加偏压驱动分离，在电解池阳极上实现水氧化反应，同时在阴极实现质子还原反应。总的来说，半导体载流子复合主要包括辐射复合和非辐射复合。
总的来说，太阳能制氢在不同的技术方面就是充分利用太阳能，再通过不同的技术手段来对氢进行提取。
核能制氢
与太阳能制氢相比，核能制氢除了有高效、清洁等优势外，还具有可实现大规模生产的优点。核能与氢能发生碰撞，在生能源和利用能源两方面的过程基本实现清洁化。核能制氢在目前主要有热化学制氢、电解水制氢两种方法。
图2 核能制氢技术路线
① 热化学制氢
热化学制氢转换效率较高，在高温条件下，效率预计可达50%以上，甚至与发电结合在一起，还能将效率提升至60%。我国目前在热化学制氢的最关键技术高温冷气堆已居于全球领先地位，在国家“863”计划支持下，在2001年建成10兆瓦高温气冷实验反应堆，并在2003年正式运行，对核能制氢技术的研究也列为专项的研发项目，我国已具备核能制氢的基本条件。
② 电解水制氢
电解水制氢是比较方便也是大家谈及比较多的一种制氢方法，就是利用核电给电解水装置供电，让水发生电化学反应，从而分解成氢气和氧气，但是制氢效率比较低。根据调查显示，美国开发的SPE法可将电解效率提升至90%。
太阳能制氢与核能制氢哪个是未来？
德国、日本、美国等国家将氢能产业发展提升到国家能源发展的战略高度。据预测数据表明，未来的能源需求中，2025年可再生能源占比将会增加至36%，而氢能占11%；2050年可再生能源占比将会增加至69%，氢能占34%。在太阳能制氢方面和核能制氢都最终为“氢能时代”的到来开辟道路，是未来能源发展的一个方向。
