在新能源領域中，氫能已普遍被認為是一種最理想的新世紀無汙染的綠色能源，這是因為氫燃燒，水是它的唯一產物。氫是自然界中最豐富的元素，它廣泛地存在於水、礦物燃料和各類碳水化合物中。
然而，傳統的制氫方法，需要消耗巨大的常規能源，使氫能身價太高，大大限制了氫能的推廣應用。於是科學家們很快想到利用取之不盡、廉價的太陽能作為氫能形成過程中的一次能源，使氫能開發展現出更加廣闊的前景。科學家們發現了以光催化材料為「媒介」，能利用太陽能把水裂解為燃料電池所必需的氧和氫，科學家稱這種僅用陽光和水生產出氫和氧的技術為「人類的理想技術之一」。
太陽能光催化制氫技術的原理
我們知道，在標準狀態下把1mol水（18克）分解成氫氣和氧氣需要約285kJ的能量，太陽能輻射的波長範圍是200~2600nm，對應的光子能量範圍是400~45kJ/mol。但是水對於可見光至紫外線是透明的，並不能直接吸收太陽光能。因此，想用光裂解水就必須使用光催化材料，科學家們往水中加入一些半導體光催化材料，通過這些物質吸收太陽光能並有效地傳給水分子，使水發生光解。以二氧化碳鈦半導體光催化材料為例，當太陽光照射二氧化化鈦時，其價帶上的電子（e-）就會受激發躍遷至導帶，同時在價帶上產生相應的空穴（h＋）,形成了電子空穴對。產生的電子（e-）、空穴(h＋)在內部電場作用下分離並遷移到粒子表面。水在這種電子-空穴對的作用下發生電離生成氫氣和氧氣。
太陽能光催化制氫技術的研究現狀
技術研究的關鍵主要集成電路中在光催化材料的研究方面，光催化材料要滿足以下幾個條件：（1）光催化材料裂解水效率較高；（3）光催化材料最好要可能利用太陽所有波段中的能量。光裂解水制氫以半導體為催化材料，一般為金屬氧化物和金屬硫化物，然而，目前研究者一般均選用二氧化鈦作為光催化氧化的穩定性好，但是由於二氧化鈦無臭、無毒，化學穩定性好，但是由於二氧化鈦的禁帶寬度較寬，只能利用太陽光中的紫外光部分，而紫外光只佔太陽光總能量的4％，如何減低光催化材料的禁帶寬度，使之能利用太陽光中可見光部分（佔太陽能總能量的43％），是太陽能裂解水制氫技術的關鍵。
國內研究現狀
國內研究太陽能裂解水不是很多，但是近幾年來有明顯增加趨勢。最近，這項研究又有了新的大突破。
大連物理化學研究所李燦研究組在2003年7月《化學通訊》上報導，發現了一種新的光催化材料，它由銦鋅的硫化物組成，能在太陽可見光照射下裂解水，連續產生氫氣和氧氣，並且效率保持穩定。
2003年9月南京大學環境材料與再生能源研究中心主任鄒志剛通過與日本產業技術綜合研究所的合作研究，向社會公布了"可見光響應型水全分解光催化劑"這一重大科研成果，研製出一種新型的光催化材料，它由銦鉭氧化物組成，表面有一層鎳氧化物。這種催化材料在可見光波段起作用，它的催化效率和使用壽命都高於現有的同類催化劑。在實驗中，該所科學家採用陽光中波長為402nm的可見光對水進行分解，結果氧和氫的生成率為0.66％。據介紹，如果應用納米技術改進催化材料的結構特別是表面結構，可把水的分解率提高百倍。並首次完成了在戶外太陽光下光催化分解水制氫的實驗，這是國內開展新型環境材料和可再生能源研究取得的重要階段性成果。
通過近幾年來押內外的研究，開發出的光催化材料已接近實用化了。
太陽能光催化制氫技術的發展應用前景
水和陽光可稱是取之不盡的物質。從水中獲得的氫作為能源使用後又回到了水的形態，是一種完全的可持續開發和利用。
考慮到近幾年太陽能光解水制氫技術的迅猛發展和巨大突破，有可能在未來的二三十年內就走向實用化，使太陽能光解水制氫產業化成為現實。該技術的應用將帶來顯著的經濟效益、環境效益和社會效益，並帶給人類使用能源的革命性變革。
(編輯:xiaoyao)