放手一搏!海水制氢瓶颈已破
发布日期：2023/2/16
澳大利亚皇家墨尔本理工大学（RMIT）的研究人员近日表示，如果绿色氢的制造需要大量的淡水，或者会导致有毒氯的大量产出，那么它就不能被视为环保。因此，他们提出了一种“十分环保”的廉价生产技术。
众所周知，绿色氢需要大量的水进行电解，经计算，每千克氢大约需要9升纯水。这不仅对许多水资源匮乏的地区极不友好，而且本身也是一个不环保的因素。而如果能用海水直接制氢，光从原材料这一点上来说，至少是无限而且免费的。
不过，海水直接制氢存在着一些难题需要解决，例如首先需要考虑腐蚀问题，然后是需要应对大量杂质和微生物。最后你还要考虑在制氢工作完成后，你把什么放回海洋中？你是否会创造有危险性的含盐水平，而且把高浓度的有毒氯放回了海洋环境。因此，目前有许多科学家在致力于这方面的研究。
在上述新研究中，RMIT的科学家们宣布了一种具有巨大潜力的制备方法，可以直接从海水中产生高效、低成本的绿色氢气，而不产生氯。他们的研究成果已于近期发表在了科学期刊《Small》杂志上。
该研究论文首席研究员Nasir Mahmood博士表示，“使用海水的最大障碍是氯，它作为副产品伴生。如果我们（用海水）满足世界对氢的需求，而不先解决这个问题，我们每年将生产2.4亿吨氯，这是世界氯需求量的三到四倍。这样制氢是没有意义的，因为它可能会以不同的方式破坏我们的环境。我们的工艺不仅不产生二氧化碳，也不产生氯。”
具体而言，RMIT的设备使用了一种由氮掺杂的磷化镍（NiMo3P）片制成的新型催化剂。在每个片状层中都有大量孔隙，旨在加速催化活性和质量转移。
研究小组说，氮掺杂有许多功能，包括增加导电性，优化电子密度和表面化学，以及在薄片中为水催化创造新的活性点。氮与表面金属结合时产生的电负性，有助于阻止不需要的离子和分子接触催化剂的表面，而表面上存在的磷酸盐、硫酸盐、硝酸盐和羟基离子则有助于阻挡胆碱并防止腐蚀。
实验发现，该催化剂表现出了突出的效率，并能完全抑制氯的生成。Mahmood表示，“这些新型催化剂运行所需的能量非常少，并且可以在室温下使用。它们还相对便宜，易于大规模生产，以满足绿色氢市场预期的需求。”
下一步，该团体将建立一个运行这些催化剂片堆的原型电解器系统，以生产大量的氢气，并开始优化系统规模的效率。
Mahmood指出，这项技术可以帮助实现澳大利亚政府的目标，即以2澳元/公斤（1.40美元/公斤）的价格生产绿色氢气。在这个水平上，它与使用化石燃料生产的“灰氢”相比，具有成本竞争力。
来源：第一元素网
