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“海水制氫”瓶頸已破！新催化劑完美助攻：高效便宜而且無氯
(資料圖片)
澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)（RMIT）的研究人員近日表示，如果綠色氫的制造需要大量的淡水，或者會(huì)導(dǎo)致有毒氯的大量產(chǎn)出，那么它就不能被視為環(huán)保。因此，他們提出了一種“十分環(huán)保”的廉價(jià)生產(chǎn)技術(shù)。
眾所周知，綠色氫需要大量的水進(jìn)行電解，經(jīng)計(jì)算，每千克氫大約需要9升純水。這不僅對(duì)許多水資源匱乏的地區(qū)極不友好，而且本身也是一個(gè)不環(huán)保的因素。而如果能用海水直接制氫，光從原材料這一點(diǎn)上來說，至少是無限而且免費(fèi)的。
不過，海水直接制氫存在著一些難題需要解決，例如首先需要考慮腐蝕問題，然后是需要應(yīng)對(duì)大量雜質(zhì)和微生物。最后你還要考慮在制氫工作完成后，你把什么放回海洋中？你是否會(huì)創(chuàng)造有危險(xiǎn)性的含鹽水平，而且把高濃度的有毒氯放回了海洋環(huán)境。因此，目前有許多科學(xué)家在致力于這方面的研究。
在上述新研究中，RMIT的科學(xué)家們宣布了一種具有巨大潛力的制備方法，可以直接從海水中產(chǎn)生高效、低成本的綠色氫氣，而不產(chǎn)生氯。他們的研究成果已于近期發(fā)表在了科學(xué)期刊《Small》雜志上。
該研究論文首席研究員Nasir Mahmood博士表示，“使用海水的最大障礙是氯，它作為副產(chǎn)品伴生。如果我們（用海水）滿足世界對(duì)氫的需求，而不先解決這個(gè)問題，我們每年將生產(chǎn)2.4億噸氯，這是世界氯需求量的三到四倍。這樣制氫是沒有意義的，因?yàn)樗赡軙?huì)以不同的方式破壞我們的環(huán)境。我們的工藝不僅不產(chǎn)生二氧化碳，也不產(chǎn)生氯?！?/p>
具體而言，RMIT的設(shè)備使用了一種由氮摻雜的磷化鎳（NiMo3P）片制成的新型催化劑。在每個(gè)片狀層中都有大量孔隙，旨在加速催化活性和質(zhì)量轉(zhuǎn)移。
研究小組說，氮摻雜有許多功能，包括增加導(dǎo)電性，優(yōu)化電子密度和表面化學(xué)，以及在薄片中為水催化創(chuàng)造新的活性點(diǎn)。氮與表面金屬結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的電負(fù)性，有助于阻止不需要的離子和分子接觸催化劑的表面，而表面上存在的磷酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽和羥基離子則有助于阻擋膽堿并防止腐蝕。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該催化劑表現(xiàn)出了突出的效率，并能完全抑制氯的生成。Mahmood表示，“這些新型催化劑運(yùn)行所需的能量非常少，并且可以在室溫下使用。它們還相對(duì)便宜，易于大規(guī)模生產(chǎn)，以滿足綠色氫市場(chǎng)預(yù)期的需求?！?/p>
下一步，該團(tuán)體將建立一個(gè)運(yùn)行這些催化劑片堆的原型電解器系統(tǒng)，以生產(chǎn)大量的氫氣，并開始優(yōu)化系統(tǒng)規(guī)模的效率。
Mahmood指出，這項(xiàng)技術(shù)可以幫助實(shí)現(xiàn)澳大利亞政府的目標(biāo)，即以2澳元/公斤（1.40美元/公斤）的價(jià)格生產(chǎn)綠色氫氣。在這個(gè)水平上，它與使用化石燃料生產(chǎn)的“灰氫”相比，具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。
