仅利用阳光和光催化剂，一个 100 平方米（1,076 平方英尺）的反应器在三年内生产出无碳氢气，展示了该概念的潜力。这种方法的效率仍然比更常见的方法低得多，更常见的方法是光伏板首先将阳光转化为电能，但从理论上讲，直接方法可以进一步降低生产成本。
氢是终极清洁燃料——当在燃料电池中燃烧或反应时，它只产生水。例如，我们已经使用了大量的氢气和。然而，其中大部分是使用化石燃料（所谓的“灰氢”）制造的，会释放二氧化碳。对于当前的使用来说，更好的方法是必不可少的，更不用说广泛使用了（尽管竞争激烈）利用氢气实现无污染的梦想、加热或。
没有这样的污染，而是依靠太阳能或风能将水分子分解成其组成元素。虽然很小，但这快速成长，但绝大多数依赖于电力转换作为中间步骤。信州大学的 Takashi Hisatomi 教授和 Kazunari Domen 教授认为，我们可以通过跳过这个阶段做得更好，并且已经证明了可能性，尽管尚未实现实用性。
多门在一份报告中表示：“使用光催化剂的阳光驱动的水分解是太阳能到化学能转换和存储的理想技术，光催化材料和系统的最新发展为其实现带来了希望。”陈述。
顾名思义，光催化剂在光的存在下刺激化学反应。尽管在许多反应中这可能有用，但将水分解成氢气和氧气才是改变世界的潜力所在。
Hisatomi 和 Domen 领导的团队建造了 100 m2使用 SrTiO 光催化剂片的原型反应器3：艾尔。将几种助催化剂置于溶液中并覆盖在这些片材上，然后将水蒸发。水流过催化剂，气体从管中排出。
没有一种能源转换是 100% 有效的，因此每增加一个阶段就会降低最大总效率的上限。例如，世界上最高效的太阳能电池太阳光中30%的能量转化为电能，而量产的仅略高于20%。当电力用于水时，效率再次低下，尤其是在价格便宜的情况下使用这些材料代替贵金属制成的材料。人们正在做大量的工作来改进这一点，但即使每个阶段的效率都是 30%，组合起来也意味着氢燃料最终只能获得太阳能的 9%。
如果合适的光催化剂的效率为 10%，则意味着在相同量的阳光下可以产生更多的氢气。这可能会让绿色氢最终在价格上与灰色产品竞争。
不幸的是，目前这是不可能的。使用模拟阳光进行直接转换的实验室研究的效率低得可怜。任何创新在进入现实世界时遭受更大的损失都是正常的，但在这种情况下，建设者们却大吃一惊。
“在我们的系统中，使用紫外线响应光催化剂，在自然阳光下太阳能转换效率大约高出一倍半，”Hisatomi 说。这是模拟阳光的全球标准基于比测试反应堆所在地东京更高纬度的条件的结果——历史上科学的北方偏见甚至在太阳能研究中也留下了遗产。热带地区的反应堆在阳光中含有更高的紫外线成分，应该会表现得更好。
尽管如此，这项工作仍远未达到预期目标。 “目前模拟标准阳光下的效率最多为1%，在自然阳光下还达不到5%的效率，”Hisatomi说。
低效率不仅会增加成本：效率低下的反应堆还占据了不切实际的空间，因为它们需要大量的阳光照射。
更大的反应器会在一定程度上提高效率，但真正的进展取决于寻找更高效的光催化剂。该领域的工作始于二氧化钛，这种材料很常见但效率低下，现在专注于更复杂的催化剂，例如 RhCrOx/钛酸锶3：艾尔。
需要处理的其他问题适用于所有形式的水分解，例如在安全单独储存之前防止氢气和氧气重新结合（有时会发生爆炸）。
利用阳光直接分解水的四个主要要求是商业可行性。
图片来源：Hisatomi 等人/Frontiers 使用限制
Hisatomi 和 Domen 认为，为了实现这一目标，我们需要一个全球认证流程，对于太阳能电池效率的声明，具有一致的安全法规和效率标准。
目前这种方式生产的氢气与污染型氢气之间存在很大的成本差异。然而，多门并没有灰心丧气。他说，如果出现更好的光催化剂； “许多研究人员将认真致力于大规模生产技术和气体分离工艺的开发，以及大规模工厂建设。这也将改变包括政策制定者在内的许多人对太阳能转换的思考方式，并加速与太阳能燃料相关的基础设施、法律和法规的发展。”
有人希望挖矿，最近发现比以前想象的将拯救我们，但广泛收获的实用性几乎没有被研究过。
