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    美研究人員研發(fā),氨轉(zhuǎn)氫儲運(yùn)更方便

    2021-03-15 07:04:31 太陽能發(fā)電網(wǎng)
    近日,美國西北大學(xué)研究人員在《焦耳》雜志上發(fā)布了一項成果,他們利用可再生能源進(jìn)行氨到氫的轉(zhuǎn)化,用于固體酸電化學(xué)電池研制。這種方法更環(huán)保、更高效,是實現(xiàn)零污染、氫燃料經(jīng)濟(jì)的重要一步。“氫燃料電池的弊端一直是缺乏用于輸送的基礎(chǔ)設(shè)施,且運(yùn)輸氫既困難又昂貴,但一個廣泛的氨水運(yùn)送系統(tǒng)已存在。”該研究第一作者S
    近日,美國西北大學(xué)研究人員在《焦耳》雜志上發(fā)布了一項成果,他們利用可再生能源進(jìn)行氨到氫的轉(zhuǎn)化,用于固體酸電化學(xué)電池研制。這種方法更環(huán)保、更高效,是實現(xiàn)零污染、氫燃料經(jīng)濟(jì)的重要一步。

    “氫燃料電池的弊端一直是缺乏用于輸送的基礎(chǔ)設(shè)施,且運(yùn)輸氫既困難又昂貴,但一個廣泛的氨水運(yùn)送系統(tǒng)已存在。”該研究第一作者Sossina M. Haile介紹,過去,利用氨制取純凈的氫仍存在若干技術(shù)障礙,不過他們研發(fā)出的電化學(xué)系統(tǒng)可把氨水轉(zhuǎn)化為隨時可用于燃料電池的潔凈氫。

    他表示,這項工藝的工作溫度只需要250℃,比傳統(tǒng)方法的500至600℃低,且轉(zhuǎn)化過程高效,“這是緣于所有提供給裝置的電流都將全部直接用于生成氫,不會因為寄生反應(yīng)造成任何丟失”。

    這項新技術(shù)另一個優(yōu)勢是,由于制取出來的氫是純凈的,可以直接進(jìn)行加壓處理以便高密度儲存,因此只需增加電能即可。

    研究人員介紹,為了完成這種轉(zhuǎn)化,他們建造了一個獨(dú)特的帶有質(zhì)子導(dǎo)電膜的電化學(xué)電池,并將其與氨分解催化劑結(jié)合起來。

    “首先,氨與可將其分解為氮和氫的催化劑結(jié)合,此時氫立即被轉(zhuǎn)化為質(zhì)子,然后質(zhì)子經(jīng)電力驅(qū)動穿過電化學(xué)電池中的質(zhì)子傳導(dǎo)膜。通過不斷處理氫,這種反應(yīng)進(jìn)行得比原本更徹底。”Haile解釋道。

    氫是一種清潔燃料,在燃料電池中消耗時,產(chǎn)生的副產(chǎn)品只有水,這與化石燃料形成鮮明對比,后者產(chǎn)生二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等導(dǎo)致氣候變化的溫室氣體。氫能作為零碳能源,正成為以清潔化、低碳化為主要特征的新一輪能源轉(zhuǎn)型的重要發(fā)展方向。根據(jù)國際氫能委員會預(yù)測,到2050年,氫能將減少二氧化碳排放60億噸,在全球能源中所占比重有望達(dá)到18%。中國氫能聯(lián)盟預(yù)測,2050年,氫能在中國能源體系中占比約10%。

    然而,儲運(yùn)難是制約氫能發(fā)展的瓶頸之一。而氨比氫更容易液化,也更容易儲存和運(yùn)輸。研究顯示,在同等條件、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,液氨在-33℃就能夠?qū)崿F(xiàn)液化運(yùn)輸,但如果直接運(yùn)輸液氫溫度則需要降至-253℃左右。同時,液氨儲氫中,體積儲氫密度相對液氫高1.7倍。

    中國科學(xué)院院士歐陽明高曾表示,在能源革命大背景下,氨以質(zhì)量儲氫密度比和體積儲氫密度兩大優(yōu)勢,正在成為具有發(fā)展前景的氫運(yùn)輸載體。

    不過,“氨作為一種氫運(yùn)輸載體,還處在研究階段。”中國氫能聯(lián)盟專家委員會委員何廣利告訴《中國科學(xué)報》,氨也是化學(xué)品,同樣具有危險性,且氨—?dú)滢D(zhuǎn)換效率有待提高。在他看來,就目前而言,利用甲醇重整制氫或是直接利用液氫等方式具有較大市場競爭力。


    作者:賈禾 來源:中國科學(xué)網(wǎng) 責(zé)任編輯:jianping

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