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銠:從液體載體中提取氫氣的新技術
時間:2022-05-26 文章來源:
  

在北卡羅來納州立大學,科學家們提出了一種從液體載體中去除氫氣的新方法,與以前的方法相比,這種方法快速、廉價、更節能。

氫被廣泛認為是一種可持續的交通能源,但在它被視為現有技術的實際替代方案之前,還需要克服一些技術障礙。采用氫經濟的最大障礙之一是儲存和運輸的成本。

氫燃料不會產生二氧化碳排放。另外,氫燃料補給站也可以設在現有的加油站。這將利用現有的基礎設施。然而,運輸氫氣是危險的,所以氫氣必須通過液體載體運輸。


這一策略的主要障礙是,在目的地(如加氣站)從液體載體中提取氫是昂貴和能源密集型的。

以前的研究已經表明,光催化劑可以只用陽光從液體載體中釋放氫氣。然而,現有的技術是費力的,耗時的,并且需要大量的銠——一種非常昂貴的金屬。

“我們已經開發了一種技術,利用可重復使用的光催化劑和陽光,從液體載體中更快地提取氫氣,使用更少的銠,使整個過程的成本顯著降低。更重要的是,唯一的副產品是氫氣和液體載體本身,可以重復使用。很可持續?!痹撜撐牡牡谝蛔髡?、前北卡羅來納州立大學博士后研究員馬雷克·易卜拉欣說。


促成新方法成功的一個主要因素是它是一個連續流反應器。這個反應堆與一個裝滿沙子的透明細管相匹配。這些“沙子”包括微米級的氧化鈦顆粒,其中許多都包裹著銠。


載氫液體被泵入管子的一端。鍍有銠的粒子將排列在管道的外部,在那里陽光可以到達它們。這種顆粒是光反應催化劑,在陽光的存在下,傾向于與液體載體發生反應,將氫分子釋放為氣體。


科學家們精確地設計了這個系統,使得只有氧化鈦的外層顆粒在銠的幫助下被包裹,保證了系統使用的銠不會超過必要的范圍。


在常規間歇反應器中,氧化鈦占99%,銠占1%。在我們的連續流反應器中,我們只需要使用0.025%的銠,這對最終成本有很大的影響。一克銠的價格超過500美元。


在他們的原型反應堆中,研究人員有可能在3小時內獲得99%的產量——這意味著99%的氫分子從液體載體中釋放出來。


易卜拉欣說:“這比傳統分批反應堆快8倍,后者需要24小時才能達到99%的產量。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復使用,你可以簡單地使管道更長或合并多個管道并行運行?!?/p>


在效率下降之前,該系統可以連續運行72小時。在這個時候,催化劑可以“再生”,而不需要從反應器中消除它。這是一個簡單的清潔過程,大約需要6個小時。該系統還可以重新啟動,以最高效率額外運行72小時。


北卡羅來納州立大學已經為這項技術申請了臨時專利。


作者:Bethan Davies

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