作者:许悦 来源:中国科学报 发布时间:2023/2/21 15:50:04
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新型催化剂让海水制氢“绿色”又便宜

 

长期以来,人们将氢视为未来清洁燃料。尤其是对制造业、航空业和航运业等难以脱碳的行业来说,氢能源更是应对关键能源挑战的潜在解决方案。

但目前,世界上几乎所有的氢气都提取自化石燃料,每年会造成约8.3亿吨的二氧化碳排放。这相当于英国和印度尼西亚二氧化碳年排放量之和。

裂解水制氢虽然可以做到无碳排放,但成本昂贵,从商业角度讲基本行不通,因此该方法制取的氢气仅占全球氢气总量的1%。

为此,澳大利亚研究人员开发出了一种便宜、节能的海水制氢新方法,可将海水直接分解成氢气和氧气,省去了海水淡化这一步骤,从而节省相关成本,减少了能源消耗和碳排放,向“绿色”氢工业迈出了可行的关键一步。相关研究近日发表于Small

“我们知道氢作为清洁能源具有巨大潜力,特别是对于那些无法轻易转用可再生能源的行业来说。要真正实现可持续发展,氢气的整个生产周期内必须要做到无碳排放,并且不能因此使世界上宝贵的淡水储量减少。”论文作者、皇家墨尔本理工大学(RMIT)校长特聘研究员Nasir Mahmood表示,而我们从海水中直接制氢的方法简单、可扩展,并且比目前市场上的任何绿色氢气制备方法都更具成本效益。

通常“绿色”氢气的制备方法为电解水制氢,即通过电解槽向水中输送电流,将其分解为氢和氧,而电解槽中须要加入昂贵的催化剂,会消耗大量能源和水(制备1公斤氢气约需9升水)。而如果使用海水制氢还有一个阻碍——作为副产物的有毒氯气。

“如果在不解决该问题的情况下制备满足世界需求的氢气,作为副产物,每年将产生2.4亿吨氯,远超世界的氯需求,会破坏环境。”Mahmood说,而我们的新工艺不仅不会排放二氧化碳,更不会产生氯气。

RMIT研究团队开发出了一种专门用于海水制氢的特殊催化剂——多孔N-NiMo3P。

“此前所用的催化剂昂贵且复杂,难以规模化生产。而我们开发的新型催化剂可在室温下使用,反应时所需能量少。”Mahmood说,他们通过一种简单的方法改变了催化剂内部化学性质,使它们能够大规模生产。

研究人员表示,这项技术有望在大幅降低电解槽使用成本,达到澳大利亚政府制定的“绿色”氢气生产目标,即每公斤两美元,使其比化石燃料提取氢更具竞争力。

目前,相关技术已经申请了专利。研究人员计划与行业伙伴合作,开发出一个电解槽原型,结合一系列催化剂以大量生产氢气。

相关论文信息:https://doi.org/10.1002/smll.202207310

 
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