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只用一半电!用乙醇和水直接产生加压氢气

发布日期:2022/5/27




      博士后研究员杰米·基(Jamie Kee)和苏·哈(Su Ha)教授,以及他们开发的生产纯压缩氢气的新型反应堆。图片来源:华盛顿州立大学。


      来自华盛顿州立大学(WSU)的研究人员提出了一种新的节能方法,可以从水和乙醇中生产氢气。这种方法有能力使清洁的氢燃料成为汽油的一个非常可行的替代品来驱动汽车。


      利用乙醇和水的混合物以及少量的电力,能够在一个新的转换系统中产生纯压缩氢气。


      这种新奇的技术意味着氢气可以在加气站现场制造,这样就只需要运输乙醇溶液了。这是消除运输高压氢气瓶颈的重要一步,而这是将其用作清洁能源燃料的主要障碍。


     这是一种新的如何生产氢气的方式。如果有足够的资源,我认为它很有可能在不久的将来对氢能源经济产生重大影响。”华盛顿州立大学化学工程与生物工程学院教授、本项研究通讯作者苏哈说道。


     这项研究已经发表在《应用催化》杂志上。


     利用氢作为汽车燃料充满了希望。与电动汽车类似,氢燃料电池驱动的汽车不会释放任何危险的二氧化碳。与电动汽车不同,它可以在氢燃料站几分钟内充满氢气。


      然而,尽管氢技术前景广阔,但在燃料罐中储存和运输高压氢气存在着无数的经济和安全隐患。由于这些挑战,氢气基础设施仍然稀少,该技术的市场渗透率非常低。


      在他们的研究中,华盛顿州立大学的科学家们制作了一个有阳极和阴极的转换系统。在乙醇和水的混合物中加入少量的电和催化剂,研究人员就能通过电化学方法产生纯压缩氢。从反应中释放出来的二氧化碳以液体的形式被捕获。


      这种转换方法意味着,无需运输危险的氢气,就可以利用现有的乙醇运输基础设施,压缩氢气可以在加氢站以简单、容易的方式按需制造。


   “我们已经在每个加油站使用了含乙醇的汽油。你可以想象乙醇和水的混合物可以很容易地送到当地的加油站,通过使用我们现有的基础设施,然后使用我们的独特技术,你可以生产氢,将其注入氢燃料电池汽车。我们根本不需要担心氢的储存或运输。”苏哈说道。


      新开发的电化学系统使用的电量不到纯水电解所需电量的一半。这是科学家们研究的另一种生产脱碳氢的方法。


      科学家们没有在稍后的过程中努力压缩氢气,而是用更少的能量来压缩液体乙醇混合物。这有助于直接产生压缩的氢气。


   “水中乙醇的存在改变了化学性质。实际上,我们可以在比纯水电解所需的电压低得多的情况下进行反应。”魏俊云(音译)说,他是该研究主要作者和研究生,来自华盛顿州立大学。


      此外,他们的系统不需要昂贵的膜,而其他水解方法则需要。然后电化学反应产生的氢就全部准备好供使用了。


    “一种可以替代电解水的低电能成本的工艺,可以在生产压缩氢的同时有效地捕获二氧化碳,可能会对氢经济产生重大影响。这真的很令人兴奋,因为有很多途径都在改善氢气的生产方法,”沃兰德学院博士后研究员、论文主要作者之一杰米·基(Jamie Kee)说。


     科学家们正试图扩大这项技术的规模,让它以连续的方式工作。他们还试图找到利用液体中捕获的二氧化碳的方法。


      这项研究得到了美国天然气技术研究所和美国能源部快速制造研究所的财政支持。



来源:全球能源 全球氢能网、新能源网

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