近日，澳大利亚国家科学机构(CSIRO)公布了一种新型太阳能反应堆，可在清洁能源技术领域实现突破，用于产生绿色氢气。

该系统由CSIRO纽卡斯尔能源中心开发，是一种“光束向下”太阳能反应堆。与将阳光聚集到塔顶的传统太阳能热装置不同，此设计将光线向下反射到地面平台上。CSIRO首席研究科学家兼项目负责人金镇洙博士在声明中表示：“我们尚未达到工业规模，但已证明它在相对温和的条件下具有很强的反应性，并且通过进一步改进，它可以在性能和成本上与电解法相媲美。”

在澳大利亚，太阳能电池板在屋顶较为常见，但该国约75%的能源来自燃料，重工业和交通运输领域尤为突出。这些行业电气化难度大，促使研究人员探索替代清洁能源解决方案。绿色氢气作为有前景的途径，可成为无法直接电气化行业的低排放燃料。

通常，绿色氢气生产涉及电解，即通过电将水分解成氢气和氧气，但该过程能源需求大且成本高昂。为解决这一问题，CSIRO研究人员正为工业应用开发更高效、更可扩展的新方法。

在澳大利亚可再生能源署(ARENA)支持下，CSIRO展示了一种利用聚光太阳能和金属颗粒生产绿色氢气的创新方法。纽卡斯尔能源中心的定日镜场跟踪太阳并将光反射到中央塔上，为澳大利亚首座光束下射式太阳能反应堆提供动力。该反应堆代表了一项重大创新，其设计不同于将阳光聚焦在塔顶的传统太阳能热系统，而是将阳光向下反射到地面平台，类似放大镜但规模更大。一组定日镜将阳光反射到塔上，塔再将其重新导向太阳能反应堆，强烈的热量驱动反应将水分解成氢气和氧气。

利用CSIRO的新型光束下射式太阳能反应堆生产绿色氢气，关键材料是掺杂二氧化铈，它是天然矿物二氧化铈的改性形式。掺杂二氧化铈能在较低温度下吸收和释放氧气，促进水分解的两步热化学过程。在聚光太阳能加热时，它会释放氧原子;引入蒸汽后，这些粒子会从水分子中吸收氧气，释放出氢气，氢气可被捕获用于燃料或工业应用，且掺杂二氧化铈可重复使用，使过程高效且可持续。

该系统标志着掺杂二氧化铈在太阳能氢反应堆中的首次示范规模测试。太阳能热系统的光束下射式设计与传统设计不同，将阳光反射到位于地面朝上的接收器上，增加了在高温下进行化学反应的灵活性，适用于更广泛的研究应用，如金属精炼。