英國科學(xué)家如今使用廉價(jià)催化劑在工業(yè)條件下從水中制造出了氫氣。據(jù)報(bào)道，這一項(xiàng)目已在大氣氧水平和室溫條件下，使用pH值中性的水獲得了成功。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的劍橋大學(xué)Erwin Reisner博士說：“這標(biāo)志著研究制取‘綠色氫能’這種真正意義上的可再生能源又向前邁進(jìn)了一步。”
Reisner補(bǔ)充說：“如果我們要進(jìn)行工業(yè)水解過程(將構(gòu)成水的兩個(gè)元素分解的化學(xué)反應(yīng))，那么產(chǎn)氫催化劑在氧氣水平增加的情況下保持活躍至關(guān)重要。這樣一來，將實(shí)際生活中的設(shè)備置于大氣氧水平中，便可以就地使用水分解從而制取氫氣。”
雖然氫氣不能直接替代汽油或乙醇，但它可以與現(xiàn)在已經(jīng)用于轎車或巴士的燃料電池一起作為燃料使用。
當(dāng)前用化石燃料制取氫氣的方法會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)品——溫室氣體二氧化碳，因此這種方法既不可再生，同時(shí)產(chǎn)生的也不是清潔能源。要生產(chǎn)環(huán)保并可持續(xù)的氫氣，需要諸如在自然光條件下進(jìn)行水分解的綠色生產(chǎn)過程。
迄今為止，氫氣只能在密閉條件下借助惰性氣體從水中進(jìn)行制取。
“目前還沒有找到在水和空氣中有效制取氫氣的廉價(jià)分子催化劑。不過，這兩個(gè)條件是制取綠色氫能作為未來能源的必要條件。”Reisner說。
他指出：“現(xiàn)在像貴金屬鉑這樣的高效催化劑成本太高，而廉價(jià)替代品的效果往往又不是很理想。”
如今，英國的研究人員發(fā)現(xiàn)，在包含緩沖物質(zhì)三乙醇胺的水溶液中使用鈷化合物(一種儲(chǔ)量相對(duì)豐富的金屬)作為催化劑，從而保持pH值恒定并釋放電子，這樣便可通過將其置于可見光下最終生成游離的氫氣。
“我們的研究顯示，像鈷這樣的廉價(jià)材料可以滿足這一苛刻的要求。當(dāng)然，還存在很多障礙，如催化劑穩(wěn)定性太差、大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用過程的相對(duì)低效，以及需要同時(shí)清除產(chǎn)生的氧，但我們的研究結(jié)果已經(jīng)在基于相關(guān)條件下制取氫能的道路上邁出了第一步。”Reisner補(bǔ)充說。
他所在團(tuán)隊(duì)的研究由英國工程與自然科學(xué)研究理事會(huì)(EPSRC)資助，并引進(jìn)了奧地利基督教多普勒研究協(xié)會(huì)和奧地利石油天然氣集團(tuán)的投資。
研究人員指出，每單位重量氫氣的能量是汽油的3倍，且其燃燒時(shí)只產(chǎn)生水。并且對(duì)于終端用戶來說，其使用價(jià)格也有望大幅降低。
共同參與本項(xiàng)研究的Fezile Lakadamyali和Masaru Kato說：“我們對(duì)于這項(xiàng)研究成果感到十分興奮。此外，我們對(duì)于將在不久后成功安裝日光水分解系統(tǒng)也非常看好。”
劍橋大學(xué)可持續(xù)合成氣化學(xué)多普勒實(shí)驗(yàn)室的最終目標(biāo)是為一個(gè)純合成光化學(xué)設(shè)施制定一套基本原則。純合成光化學(xué)設(shè)備能借助光將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣—— 一種被稱為合成氣的混合物。
“合成氣既是石化行業(yè)的珍貴化學(xué)原料，同時(shí)也是生產(chǎn)碳?xì)浠衔锖鸵后w燃料的一種極好的初級(jí)原料。”Reisner解釋說。Reisner的這項(xiàng)研究發(fā)表在日前出版的德國《應(yīng)用化學(xué)國際版》上。
Reisner表示，研究人員在展示空氣條件下催化劑的工作原理后，將繼續(xù)致力于研究利用太陽能水分解設(shè)備制取氫氣和氧氣。
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