在北卡羅來納州立大學(xué)，科學(xué)家們提出了一(yī)種從液體載體中去(qù)除氫氣的(de)新方法，與以前的(de)方法相比，這種方法快速、廉價、更節能。

氫被廣泛認為(wèi)是一(yī)種可(kě)持續的(de)交通能源，但在它被視(shì)為(wèi)現有技術的(de)實際替代方案之前，還需要克服一(yī)些技術障礙。采用氫經濟的(de)最大障礙之一(yī)是儲存和(hé)運輸的(de)成本。

氫燃料不會産生二氧化碳排放。另外，氫燃料補給站也可(kě)以設在現有的(de)加油站。這将利用現有的(de)基礎設施。然而，運輸氫氣是危險的(de)，所以氫氣必須通過液體載體運輸。

這一(yī)策略的(de)主要障礙是，在目的(de)地(dì)(如(rú)加氣站)從液體載體中提取氫是昂貴和(hé)能源密集型的(de)。

以前的(de)研究已經表明，光催化劑可(kě)以隻用陽光從液體載體中釋放氫氣。然而，現有的(de)技術是費力的(de)，耗時的(de)，并且需要大量的(de)铑——一(yī)種非常昂貴的(de)金屬。

“我們已經開發了一(yī)種技術，利用可(kě)重複使用的(de)光催化劑和(hé)陽光，從液體載體中更快地(dì)提取氫氣，使用更少的(de)铑，使整個過程的(de)成本顯著降低(dī)。更重要的(de)是，唯一(yī)的(de)副産品是氫氣和(hé)液體載體本身，可(kě)以重複使用。很可(kě)持續。”該論文的(de)第一(yī)作者、前北卡羅來納州立大學(xué)博士後研究員馬雷克·易蔔拉欣說。

促成新方法成功的(de)一(yī)個主要因素是它是一(yī)個連續流反應器。這個反應堆與一(yī)個裝滿沙子(zǐ)的(de)透明細管相匹配。這些“沙子(zǐ)”包括微米級的(de)氧化钛顆粒，其中許多都包裹着铑。

載氫液體被泵入管子(zǐ)的(de)一(yī)端。鍍有铑的(de)粒子(zǐ)将排列在管道(dào)的(de)外部，在那裏陽光可(kě)以到達它們。這種顆粒是光反應催化劑，在陽光的(de)存在下，傾向于與液體載體發生反應，将氫分子(zǐ)釋放為(wèi)氣體。

科學(xué)家們精确地(dì)設計了這個系統，使得隻有氧化钛的(de)外層顆粒在铑的(de)幫助下被包裹，保證了系統使用的(de)铑不會超過必要的(de)範圍。

在常規間歇反應器中，氧化钛占99%，铑占1%。在我們的(de)連續流反應器中，我們隻需要使用0.025%的(de)铑，這對最終成本有很大的(de)影響。一(yī)克铑的(de)價格超過500美元。

在他們的(de)原型反應堆中，研究人員有可(kě)能在3小時內(nèi)獲得99%的(de)産量——這意味着99%的(de)氫分子(zǐ)從液體載體中釋放出來。

易蔔拉欣說:“這比傳統分批反應堆快8倍，後者需要24小時才能達到99%的(de)産量。該系統應該易于擴大或擴大，以允許催化劑在商業規模上重複使用，你可(kě)以簡單地(dì)使管道(dào)更長(cháng)或合并多個管道(dào)并行運行。”

在效率下降之前，該系統可(kě)以連續運行72小時。在這個時候，催化劑可(kě)以“再生”，而不需要從反應器中消除它。這是一(yī)個簡單的(de)清潔過程，大約需要6個小時。該系統還可(kě)以重新啓動，以最高(gāo)效率額外運行72小時。

北卡羅來納州立大學(xué)已經為(wèi)這項技術申請了臨時專利。

作者:Bethan Davies