科學前沿:新型催化劑產生廉價氫燃料

科學前沿:新型催化劑產生廉價氫燃料

大家都知道,氫氣在國民生產的很多行業中有著廣泛應用,尤其是電力行業,從學校裡的化學課大家都學習過電解水制氫氣,最近來自國外可研機構的研究表明,一種新型的水分解催化劑材料可以在不使用化石燃料的情況下廉價生產氫氣。

Anthony O‘Mullane教授說,全世界都在研究以氫氣形式化學儲存可再生能源的潛力。

“澳大利亞政府有興趣發展氫出口產業,以出口我們豐富的可再生能源,”QUT科學與工程學院的O’Mullane教授說。原則上,氫提供了一種以一定規模儲存清潔能源的方法,這使得大規模太陽能和風力發電場的推廣以及綠色能源的出口成為可能。然而,目前使用碳源產生氫氣的方法會釋放二氧化碳,這是一種溫室氣體,降低了使用太陽能和風能可再生能源的好處。“來自可再生能源技術的電力驅動的電化學水裂解被認為是生產高純度氫的最可持續的方法之一。”

O‘Mullane教授說,他和博士生Ummul Sultana開發的這種新型複合材料使電化學水能夠利用廉價易得的元素作為催化劑分解成氫和氧。他說:“傳統的,裂解水的催化劑使用昂貴的貴金屬,如氧化銥、氧化釕和鉑。”另一個問題是穩定性,尤其是在這個過程中會產生氧氣。“我們發現,我們可以使用兩種地球上儲量豐富的廉價替代品——鈷和氧化鎳,它們只含有少量的金奈米顆粒——來製造一種穩定的雙功能催化劑,在不排放任何氣體的情況下分解水併產生氫氣。”“從工業的角度來看,使用一種催化劑材料而不是兩種不同的催化劑從水中生產氫是很有意義的。

O’Mullane教授說,儲存的氫氣可以用於燃料電池。燃料電池是一項成熟的技術,已經在許多汽車製造中投入使用。它們使用氫和氧作為燃料來發電——本質上與水的電解相反。“有了大量廉價的‘製造’氫氣,我們可以在用電高峰時將燃料電池產生的電力輸送回電網,或者為我們的交通系統供電,而唯一排放的就是水。