2014-09-17

新製程大幅提昇製「氫」速度

Hydrogen production breakthrough could herald cheap green energy
http://www.gla.ac.uk/news/headline_358595_en.html

在以水製「氫」的製程上,科學家現在有了大突破,能導致一個更便宜、乾淨以及可再生的能源。

來自(英國) University of Glasgow 的化學家今日在 Science 期刊上報告一篇新型的製氫製程論文,其速度比當今最先進的方法還快 30 倍。這個製程也解決了「從可再生來源(例如太陽、風或波浪能)產生電力」的常見問題。

透過電解(此製程利用通電來破壞水組成分子:氫與氧之間的鍵結,並以氣態將之釋出),很容易從水中製造出氫。氫氣燃燒並不像燃燒石化燃料那樣,它能產生電力而不會對環境產生負面衝擊。

藉由可再生能源產生電力,其中一個問題是輸出的電力必須立刻使用,否則要想辦法儲存。而使用可再生能源產生氫,則能夠在對環境友善的情況下獲得電力,而且氫易於儲存與散佈。

目前,業界製氫非常倚賴石化燃料為電解過程提供電力。在利用可再生能源產生氫的製程中,目前已知最先進的方法是質子交換膜電解(proton exchange membrane electrolysers,PEMEs)。為了達到最佳效率,PEMEs 需要把貴金屬催化劑置於高壓容器內,並經歷高密度電流,這對於容易出現變動的可再生能源來說,不易辦到。

這種新方法,允許在大氣壓下利用較低的電力荷載(那通常是可再生能源所能產生的)將至今最大量的氫製造出來。它也解決了固有的安全問題,到目前為止,那些問題使間歇性的可再生能源無法用於製氫。

這個研究團隊由 University of Glasgow 化學系 Lee Cronin 教授所領導。Cronin 教授表示:"這個新製程使用一種液體,那允許氫被鎖在一種基於液體的無機燃料中。使用一種稱為氧化還原介質(redox mediator)的液體海綿(liquid sponge) -- 那能夠吸收電子與酸 -- 我們就能夠藉此創造出一套系統,在水的電解開始後,不需要額外的能源輸入,就能夠在一個分離的腔室內把氫製造出來。"

"水氧化速率與氫產生速率之間的關聯已經被克服,在每毫克催化劑的基礎上,那允許氫從水中釋出的速度,比領導性的 PEME 製程快 30 倍。"

這項研究是 University of Glasgow Solar Fuels Group(太陽能燃料小組)的一部分,該小組試圖創造出人造光合作用系統,能以太陽能產生大量燃料。

Cronin 教授補充:"全世界大約 95% 的氫供應目前都來自石化燃料,一種有限的資源,而且我們已知會傷害環境並加速氣候變遷。這些氫當中的某些被用來製造氨肥,而這些「石化氫(fossil hydrogen)」則幫助餵養超過全世界一半以上的人口。"

"從「可再生能源」可靠製氫的潛力相當巨大。例如:太陽,一小時日照所產生的能量,比全世界人口一整年所使用的還要更多。如果我們能夠分接一些並儲存之,即使那只佔我們在未來幾年或數十年所依賴的石化燃料的一小部份,對於減緩氣候變遷來說,絕對都是相當重要的一步。"

University of Glasgow 的 Dr Greig Chisholm, Dr Mark Symes 與 Benjamin Rausch 對於本論文,《Decoupled catalytic hydrogen evolution from a molecular metal oxide redox mediator in water splitting》,亦有所貢獻,那發表在 Science 期刊上。

※ 相關報導:

* Decoupled catalytic hydrogen evolution from a molecular metal oxide redox mediator in water splitting
http://www.sciencemag.org/content/345/6202/1326.abstract
Benjamin Rausch, Mark D. Symes, Greig Chisholm,
Leroy Cronin
Science 12 September 2014: Vol. 345 no. 6202 pp. 1326-1330
doi: 10.1126/science.1257443

Rausch et al. present a scheme that captures the protons and electrons in a molecular cluster of silico-tungstic acid. Later, they expose the cluster to platinum, coaxing the acid into releasing hydrogen. Eliminating the mixing risk increases the potential for household use.
新的水裂解技術能產生氫燃料(Updated)
零維電晶體收成水電解期間被浪費掉的氣泡能量
量子生物學:藻類演化出能開關「量子同調」

沒有留言: