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热化学分解水制氢通过多步高温化学反应将水分解为氢气和氧气，主要分为两类：
直接热分解：需极高温度（>2500℃），工程上难以实现。
多步循环反应：利用金属氧化物（如铁、锌、铈氧化物）的氧化还原循环降低反应温度，典型温度范围为800–1400℃。例如：
锌-氧化锌循环：在1400℃下分步产氢，反应效率超过20%。
铈基氧化物循环：通过CeO₂/Ce₂O₃的氧化还原反应实现高效产氢。
典型案例：
UT-3循环（卤化物系统）：由东京大学开发，采用溴化铁和钙基化合物，热效率预计达35%–40%，无需贵金属，成本较低。
硫碘循环：结合硫酸和碘化物的高温分解，适配核能热源，但腐蚀性问题突出。
高效清洁：无碳排放，氢气纯度极高，适用于工业级大规模生产。
能源适配性：可与核能、太阳能聚光系统或工业余热耦合，例如钢铁厂高温余热回收制氢。
应用场景：
集中式制氢：适合核电站或太阳能热电厂配套，实现连续生产。
工业脱碳：氢冶金（如宝武湛江基地项目）中替代焦炭，吨钢碳排放可降至0.4吨。
高温材料腐蚀：反应需在高温（>800℃）下进行，对反应器材料耐腐蚀性要求极高。
循环稳定性：金属氧化物多次循环后活性下降，需开发新型催化剂（如稀土改性材料）。
系统复杂度：多步反应需精确控制温度与压力，规模化难度大。
铈基氧化物优化：通过纳米结构设计提升循环稳定性，产氢效率提升至30%以上。
光热催化结合：利用太阳能聚光同时提供光能与热能，降低反应温度至200–400℃，提升经济性。
| 维度 | 热化学分解水 | 电解水制氢 |
|---|---|---|
| 能耗来源 | 高温热源（核能、太阳能） | 电能（需可再生能源） |
| 效率 | 理论效率>50%，实际约20-30% | 碱性电解约70%，PEM电解约80% |
| 规模化潜力 | 适合集中式大规模生产 | 分布式与集中式结合 |
| 成本 | 设备投资高，但长期运行成本低 | 电费占比73%，依赖电价下降 |
技术方向：
材料创新：开发耐高温、低成本金属氧化物（如钙钛矿材料）。
多能耦合：与核能、光热系统集成，提升能源利用效率。
政策驱动：
中国《氢能产业发展中长期规划》将绿氢列为重点，支持高温制氢技术研发。
欧盟计划2030年前建设40GW电解槽，但热化学路径因其高效性可能被纳入补充方案。
热化学分解水制氢技术在大规模、集中式绿氢生产中潜力显著，但其发展受限于高温材料与系统复杂性。未来需通过材料科学突破、多能系统集成及政策引导，推动其从实验室向产业化过渡。与电解水制氢形成互补，共同支撑“双碳”目标下的氢能体系
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