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海水制氫瓶頸已破
日期:2023-02-20   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_qianjiao 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)(RMIT)的研究人員近日表示,如果綠色氫的制造需要大量的淡水,或者會(huì)導(dǎo)致有毒氯的大量產(chǎn)出,那么它就不能被視為環(huán)保。因此,他們提出了一種“十分環(huán)保”的廉價(jià)生產(chǎn)技術(shù)。

眾所周知,綠色氫需要大量的水進(jìn)行電解,經(jīng)計(jì)算,每千克氫大約需要9升純水。這不僅對(duì)許多水資源匱乏的地區(qū)極不友好,而且本身也是一個(gè)不環(huán)保的因素。而如果能用海水直接制氫,光從原材料這一點(diǎn)上來(lái)說(shuō),至少是無(wú)限而且免費(fèi)的。

不過(guò),海水直接制氫存在著一些難題需要解決,例如首先需要考慮腐蝕問(wèn)題,然后是需要應(yīng)對(duì)大量雜質(zhì)和微生物。最后你還要考慮在制氫工作完成后,你把什么放回海洋中?你是否會(huì)創(chuàng)造有危險(xiǎn)性的含鹽水平,而且把高濃度的有毒氯放回了海洋環(huán)境。因此,目前有許多科學(xué)家在致力于這方面的研究。

在上述新研究中,RMIT的科學(xué)家們宣布了一種具有巨大潛力的制備方法,可以直接從海水中產(chǎn)生高效、低成本的綠色氫氣,而不產(chǎn)生氯。他們的研究成果已于近期發(fā)表在了科學(xué)期刊《Small》雜志上。

該研究論文首席研究員Nasir Mahmood博士表示,“使用海水的最大障礙是氯,它作為副產(chǎn)品伴生。如果我們(用海水)滿足世界對(duì)氫的需求,而不先解決這個(gè)問(wèn)題,我們每年將生產(chǎn)2.4億噸氯,這是世界氯需求量的三到四倍。這樣制氫是沒(méi)有意義的,因?yàn)樗赡軙?huì)以不同的方式破壞我們的環(huán)境。我們的工藝不僅不產(chǎn)生二氧化碳,也不產(chǎn)生氯。”

具體而言,RMIT的設(shè)備使用了一種由氮摻雜的磷化鎳(NiMo3P)片制成的新型催化劑。在每個(gè)片狀層中都有大量孔隙,旨在加速催化活性和質(zhì)量轉(zhuǎn)移。

研究小組說(shuō),氮摻雜有許多功能,包括增加導(dǎo)電性,優(yōu)化電子密度和表面化學(xué),以及在薄片中為水催化創(chuàng)造新的活性點(diǎn)。氮與表面金屬結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的電負(fù)性,有助于阻止不需要的離子和分子接觸催化劑的表面,而表面上存在的磷酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽和羥基離子則有助于阻擋膽堿并防止腐蝕。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),該催化劑表現(xiàn)出了突出的效率,并能完全抑制氯的生成。Mahmood表示,“這些新型催化劑運(yùn)行所需的能量非常少,并且可以在室溫下使用。它們還相對(duì)便宜,易于大規(guī)模生產(chǎn),以滿足綠色氫市場(chǎng)預(yù)期的需求。”

下一步,該團(tuán)體將建立一個(gè)運(yùn)行這些催化劑片堆的原型電解器系統(tǒng),以生產(chǎn)大量的氫氣,并開始優(yōu)化系統(tǒng)規(guī)模的效率。

Mahmood指出,這項(xiàng)技術(shù)可以幫助實(shí)現(xiàn)澳大利亞政府的目標(biāo),即以2澳元/公斤(1.40美元/公斤)的價(jià)格生產(chǎn)綠色氫氣。在這個(gè)水平上,它與使用化石燃料生產(chǎn)的“灰氫”相比,具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。

原標(biāo)題: 海水制氫瓶頸已破
 
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