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只用一半電！用乙醇和水直接產(chǎn)生加壓氫氣

2022-05-26 來(lái)源：全球能源網(wǎng) 瀏覽數(shù)：653

來(lái)自華盛頓州立大學(xué)（WSU）的研究人員提出了一種新的節(jié)能方法，可以從水和乙醇中生產(chǎn)氫氣。這種方法有能力使清潔的氫燃料成為汽油的一個(gè)非常可行的替代品來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。

利用乙醇和水的混合物以及少量的電力，能夠在一個(gè)新的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中產(chǎn)生純壓縮氫氣。

這種新奇的技術(shù)意味著氫氣可以在加氣站現(xiàn)場(chǎng)制造，這樣就只需要運(yùn)輸乙醇溶液了。這是消除運(yùn)輸高壓氫氣瓶頸的重要一步，而這是將其用作清潔能源燃料的主要障礙。

“這是一種新的如何生產(chǎn)氫氣的方式。如果有足夠的資源，我認(rèn)為它很有可能在不久的將來(lái)對(duì)氫能源經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重大影響。”華盛頓州立大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院教授、本項(xiàng)研究通訊作者蘇哈說(shuō)道。

這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在《應(yīng)用催化》雜志上。

利用氫作為汽車(chē)燃料充滿(mǎn)了希望。與電動(dòng)汽車(chē)類(lèi)似，氫燃料電池驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)不會(huì)釋放任何危險(xiǎn)的二氧化碳。與電動(dòng)汽車(chē)不同，它可以在氫燃料站幾分鐘內(nèi)充滿(mǎn)氫氣。

然而，盡管氫技術(shù)前景廣闊，但在燃料罐中儲(chǔ)存和運(yùn)輸高壓氫氣存在著無(wú)數(shù)的經(jīng)濟(jì)和安全隱患。由于這些挑戰(zhàn)，氫氣基礎(chǔ)設(shè)施仍然稀少，該技術(shù)的市場(chǎng)滲透率非常低。

在他們的研究中，華盛頓州立大學(xué)的科學(xué)家們制作了一個(gè)有陽(yáng)極和陰極的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。在乙醇和水的混合物中加入少量的電和催化劑，研究人員就能通過(guò)電化學(xué)方法產(chǎn)生純壓縮氫。從反應(yīng)中釋放出來(lái)的二氧化碳以液體的形式被捕獲。

這種轉(zhuǎn)換方法意味著，無(wú)需運(yùn)輸危險(xiǎn)的氫氣，就可以利用現(xiàn)有的乙醇運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施，壓縮氫氣可以在加氫站以簡(jiǎn)單、容易的方式按需制造。

“我們已經(jīng)在每個(gè)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當(dāng)?shù)氐募佑驼荆ㄟ^(guò)使用我們現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，然后使用我們的獨(dú)特技術(shù)，你可以生產(chǎn)氫，將其注入氫燃料電池汽車(chē)。我們根本不需要擔(dān)心氫的儲(chǔ)存或運(yùn)輸。”蘇哈說(shuō)道。

新開(kāi)發(fā)的電化學(xué)系統(tǒng)使用的電量不到純水電解所需電量的一半。這是科學(xué)家們研究的另一種生產(chǎn)脫碳?xì)涞姆椒ā?/div>

科學(xué)家們沒(méi)有在稍后的過(guò)程中努力壓縮氫氣，而是用更少的能量來(lái)壓縮液體乙醇混合物。這有助于直接產(chǎn)生壓縮的氫氣。

“水中乙醇的存在改變了化學(xué)性質(zhì)。實(shí)際上，我們可以在比純水電解所需的電壓低得多的情況下進(jìn)行反應(yīng)。”魏俊云（音譯）說(shuō)，他是該研究主要作者和研究生，來(lái)自華盛頓州立大學(xué)。

此外，他們的系統(tǒng)不需要昂貴的膜，而其他水解方法則需要。然后電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫就全部準(zhǔn)備好供使用了。

“一種可以替代電解水的低電能成本的工藝，可以在生產(chǎn)壓縮氫的同時(shí)有效地捕獲二氧化碳，可能會(huì)對(duì)氫經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重大影響。這真的很令人興奮，因?yàn)橛泻芏嗤緩蕉荚诟纳茪錃獾纳a(chǎn)方法，”沃蘭德學(xué)院博士后研究員、論文主要作者之一杰米·基（Jamie Kee）說(shuō)。

科學(xué)家們正試圖擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的規(guī)模，讓它以連續(xù)的方式工作。他們還試圖找到利用液體中捕獲的二氧化碳的方法。

這項(xiàng)研究得到了美國(guó)天然氣技術(shù)研究所和美國(guó)能源部快速制造研究所的財(cái)政支持。

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