美媒:新技术可将氨无缝转化成氢

2020-11-20 20:43   参考消息网  

参考消息网11月20日报道 据美国每日科学网站11月18日报道,新技术可把氨“无缝”转化为绿色的氢。

报道称,美国研究人员开发出了一种高效、环保的把氨转化为氢的方法。《焦耳》杂志最近发表的一份报告概要介绍了这项新技术,该技术将是朝使以氢为燃料的零污染经济成为可能而迈出的重要一步。

报道还称,近年来,把氨用作运送氢的载体的设想获得了支持,因为与氢相比,氨更容易液化,因而储存和运输起来远为方便。这项技术突破将克服目前在利用氨制取纯净的氢方面存在的若干障碍。

研究报告的第一作者索西娜·海尔说:“氢燃料电池的弊端一直是缺乏用于输送的基础设施。运输氢既困难又昂贵,但是一个广泛的氨水运送系统已经存在。已经有了运送氨水的管道。我们向世界各地输送大量用作化肥的氨水。如果你给我们氨水,我们研发出的电化学系统就能够在现场以任何规模把这些氨水转化为随时可用于燃料电池的洁净的氢。”

据报道,海尔是西北大学麦科米克工程学院的材料学和工程学“沃尔特·P·墨菲”讲席教授,此外还在应用物理和化学领域也有职务。她还是西北大学的全校范围可持续和能源研究所的联合主任。

报道指出,在这份研究报告中,海尔和她的研究团队报告称他们能够利用可再生能源——而不是化石燃料热能——进行从氨到氢的转化,因为这项工艺的工作温度(250摄氏度)比传统方法(500-600摄氏度)低很多。其次,新技术将生成纯净的氢,从而无需与任何未反应的氨水或其他产品分离。第三,这项工艺效率高,因为施加给该装置的所有电流都将全部直接用于生成氢,而不会因为寄生反应而造成任何丢失。一个额外的优势是,由于制取出来的氢是纯净的,它们可以直接进行加压处理以便于高密度储存,这么做只需增加电能即可。

报道称,为了实现这一转化,研究人员利用质子导电膜构建了一种独特的电化学电池,并将其与氨裂解催化剂结合到一起。

海尔说:“氨首先与可以将其分解为氮和氢的催化剂相遇。这些氢立即被转化为质子,然后质子经电力驱动穿过我们的电化学电池中的质子传导膜。通过不断地处理掉氢,我们推动这种反应进行的比原本更彻底。这就是所谓的勒夏特列原理。通过去除氨裂解反应的一种产物——即氢,我们将推动反应不断进行,直至超越单单依靠氨裂解催化剂所能达到的程度。”

报道还称,氨裂解生成的氢随后可用于燃料电池。与传统电池一样,燃料电池通过转化化学反应产生的能量提供电力。与传统电池不同的是,只要存在燃料供应,燃料电池就能产生电力,永远不会没电。氢是一种洁净的燃料,它们在被燃料电池消耗时只会产生水这种唯一的副产品。这与化石燃料形成鲜明对照,化石燃料会产生造成气候变化的温室气体,如二氧化碳、甲烷和一氧化二氮。

报道指出,海尔预计,这项新技术在运输部门会尤其具有变革意义。2018年,通过汽车、卡车、火车、轮船、飞机和其他交通工具进行的人员和货物流动占了美国温室气体排放的28%——根据美国环境保护局的数据,这一比例高于其他任何经济部门。

海尔说:“由电池提供动力的汽车很出色,但肯定还存在续航能力和材料供应的问题。在现场并以分布方式把氨转化为氢,将使你能够把开到燃料补充站,为你的汽车灌注加压氢。航空业对氢燃料电池的兴趣也不断增强,因为电池太重了。”

据报道,海尔和她的团队多年来在燃料电池领域取得了重大研究进展。作为他们研究工作的下一步,他们正在探索以对环境友好的方式制取氨的新方法。(编译/曹卫国)

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