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新型海水制氫催化劑研發成功,有望大幅降低電解槽使用成本!

五度易鏈 2023-02-22 2366 0

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  長期以來,人們將氫視為未來清潔燃料。尤其是對制造業、航空業和航運業等難以脫碳的行業來說,氫能源更是應對關鍵能源挑戰的潛在解決方案。

  但目前,世界上幾乎所有的氫氣都提取自化石燃料,每年會造成約8.3億噸的二氧化碳排放。這相當于英國和印度尼西亞二氧化碳年排放量之和。

  裂解水制氫雖然可以做到無碳排放,但成本昂貴,從商業角度講基本行不通,因此該方法制取的氫氣僅占全球氫氣總量的1%。

  為此,澳大利亞研究人員開發出了一種便宜、節能的海水制氫新方法,可將海水直接分解成氫氣和氧氣,省去了海水淡化這一步驟,從而節省相關成本,減少了能源消耗和碳排放,向“綠色”氫工業邁出了可行的關鍵一步。相關研究近日發表于Small。

  “我們知道氫作為清潔能源具有巨大潛力,特別是對于那些無法輕易轉用可再生能源的行業來說。要真正實現可持續發展,氫氣的整個生產周期內必須要做到無碳排放,并且不能因此使世界上寶貴的淡水儲量減少。”論文作者、皇家墨爾本理工大學(RMIT)校長特聘研究員Nasir Mahmood表示,而我們從海水中直接制氫的方法簡單、可擴展,并且比目前市場上的任何綠色氫氣制備方法都更具成本效益。

  通常“綠色”氫氣的制備方法為電解水制氫,即通過電解槽向水中輸送電流,將其分解為氫和氧,而電解槽中須要加入昂貴的催化劑,會消耗大量能源和水(制備1公斤氫氣約需9升水)。而如果使用海水制氫還有一個阻礙——作為副產物的有毒氯氣。

  “如果在不解決該問題的情況下制備滿足世界需求的氫氣,作為副產物,每年將產生2.4億噸氯,遠超世界的氯需求,會破壞環境。”Mahmood說,而我們的新工藝不僅不會排放二氧化碳,更不會產生氯氣。

  RMIT研究團隊開發出了一種專門用于海水制氫的特殊催化劑——多孔N-NiMo3P。

  “此前所用的催化劑昂貴且復雜,難以規模化生產。而我們開發的新型催化劑可在室溫下使用,反應時所需能量少。”Mahmood說,他們通過一種簡單的方法改變了催化劑內部化學性質,使它們能夠大規模生產。

  研究人員表示,這項技術有望在大幅降低電解槽使用成本,達到澳大利亞政府制定的“綠色”氫氣生產目標,即每公斤兩美元,使其比化石燃料提取氫更具競爭力。

  目前,相關技術已經申請了專利。研究人員計劃與行業伙伴合作,開發出一個電解槽原型,結合一系列催化劑以大量生產氫氣。

  來源:中國科學報  作者:許悅

   


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