阳光照射在聚光镜上，反射到高塔上的多面体钛酸锶，水分子被直接分解，生产出绿色的氢能。

12月初，我国首个商业化光热直接制氢示范项目在攀枝花投入运行，标志着这项原本局限于实验室的前沿技术的商业化前进了一大步。

项目总投资约6000万元，设计年制氢产能约200吨。这个由中国科学院过程工程研究所提供核心技术的项目，尝试走一条不同于主流光伏电解水制氢的全新路径。

两条不同的技术路径

将太阳能转化为氢能，目前主要有两条技术路线：光伏电解水技术和光热制氢技术。

光伏电解水制氢是当前的主导路径，技术相对成熟。这条路线需要经过两次能量转换：首先将太阳能转化为电能，再用电能驱动电解槽分解水。

由国家能源局组织行业相关机构和专家编制的《中国氢能发展报告（2025）》指出，2024年我国氢能全年生产消费规模超3650万吨，位列世界第一位。电解水制氢产能约50万吨/年，产量约32万吨，同比增长约3.6%，光伏电解水路线是电解水制氢的主要方式。

直接太阳能制氢则尝试跳过“发电”这一中间环节，利用太阳光直接提供分解水所需的能量。攀枝花项目就是这一路线的商业化尝试。

▲攀枝花多面体钛酸锶聚光制（加）氢一体站中试基地

攀枝花项目的创新

攀枝花项目的核心突破体现在两大关键维度：一是创新采用多面体钛酸锶作为核心光催化剂，破解了传统材料的性能瓶颈；二是完成光催化制氢从实验室到工业化的工程集成跨越，验证了技术规模化应用的可行性。

催化剂是光催化制氢技术的“心脏”。这个项目采用的多面体钛酸锶由中国科学院过程工程研究所自主研发，其核心优势源于独特的晶体结构设计——通过精准调控形成纳米多面体形貌，不仅优化了光吸收性能，更显著提升了电荷分离效率，能高效捕获并利用太阳光谱中的可见光部分。

传统普通钛酸锶仅能吸收太阳光谱中占比不足5%的紫外光，太阳能利用率极低；而经过特殊形貌设计的多面体钛酸锶，成功将光响应范围扩展至可见光区域，大幅提升了对太阳能的综合利用效率，这是光催化制氢技术从实验室走向实用化的关键材料突破。

在工程集成层面，项目构建了高效的聚光-反应体系：由144台定日镜组成的聚光系统可精准追踪太阳轨迹，将分散的太阳光集中反射至24个核心催化反应器；反应器内部装填多面体钛酸锶催化剂与反应介质，在聚焦强光的激发下直接完成水分解制氢反应。

“这条生产线把聚光后浓缩的太阳光，送入盛满催化剂和水的反应器，在复合催化材料的光电转换界面上，分区产出氧气和氢气，氢气经过冷却脱水之后就可直接送入加氢站的储罐。”中国科学院过程工程研究所研究员段东平表示，根据实验室检测数据，其产出的氢气纯度可以达到99.8%、氧气纯度可以达到98.6%。

段东平介绍说，其科研团队自2012年起，就开始研究钛酸锶材料的独特光电性能，2019年陆续合成出来了十八面体、二十六面体以及中空笼状钛酸锶。为了把全球首次合成出来的二十六面体钛酸锶的优势推广应用到新能源行业，他们反复研制、测试其复合材料，攻关提升了光电转换效率，扩大光域响应范围。

段东平指出，该条示范线拥有多个世界首次：

一是全球首次在工业项目上采用分光、滤光镜片，实现太阳光分波段有效利用紫外光、可见光；

二是全球首次采用化工生产模式进行光催化制氢，浓缩的太阳光和水在反应器箱体内部发生光电转换和催化、分区制氢、制氧反应体系。

三是采用了全球首次合成的二十六面体钛酸锶及其三维复合催化材料，在催化剂的晶面调控和电子迁移方面具备领先优势。

四是正在攻关的“聚光制氢氧电热一体化技术”，全球首次把太阳光的全波段能量集中在一个工艺和一套设备上实现利用，这也是聚光制氢氧技术的延伸和升级版。

商业化还面临很多挑战

尽管攀枝花项目实现了从实验室到商业化示范的重要跨越，但光热直接制氢技术要实现大规模产业化，仍需克服多重挑战。

成本竞争力是首要问题。攀枝花项目一期年产氢约200吨，制氢成本约为21元/公斤。项目规划通过二期千吨级产线的规模化与技术优化，将目标成本降至16元/公斤以下。

作为对比，当前主流的光伏+碱性电解水制氢成本约18-24元/公斤（西北风光富集区最优项目可达到15元/公斤）。

催化剂的效率和耐久性是一个关键技术瓶颈。在户外强光、温度变化及水汽环境的长期作用下，催化剂活性可能逐渐衰减，影响系统长期运行的经济性。如何确保催化剂在数千小时运行中性能不衰减，仍是研发重点。

太阳能的间歇性问题也需要解决方案。光热制氢系统受昼夜交替和天气变化影响明显，如何保证稳定的氢气产出是技术实用化必须解决的问题。

另外，多面体钛酸锶合成工艺复杂，需精确控制温度、压力和反应时间。与已经成熟的“光伏+电解水”路线相比，直接光热制氢尚未形成完整的产业生态链，这也会影响技术的推广速度。