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优化氢气生产:降低成本,提高产量

仅有水流是不够的。必须尽可能有效地分离 H2。
仅有水流是不够的。必须尽可能有效地分离 H2。
一种新型结构可以大大简化水的电解过程,从而生产出作为能源载体的氢气。一个简单的改动就能大大降低材料成本,同时加快生产过程。
Renewable Science

200 多年前,人们就已经知道如何将普通水分解成各种成分的原理。水电解利用电流,最终在阴极收集 H2,在阳极收集 O2。

然后,这两种物质都可以重新利用。然而,在某些工业领域,如航空或钢铁生产,需要大量的氢气,而不需要化石燃料。

最流行的技术是利用膜将氢离子(带正电荷的氢粒子)和氢氧化物(带负电荷的 OH 基团)分离,从而实现有效分离和大规模生产。

自 20 世纪 70 年代以来,这种方法已用于生产大量的 H2。问题在于昂贵的分离层,它由多层分子过滤器组成。

溴被用来实现无膜的空间分离。这种元素以盐的形式存在于海水或盐矿中。

分离出来的氧气会附着在其上。产生的溴酸盐被抽出并在室温下分解。溴可以再次从溶液中提取氧气。纯氢可以从设备的另一端提取出来。

目前,只有技术原理是真正令人信服的,但它有可能使氢气生产更具成本效益,并在有足够清洁电力的情况下提高效率。

不过,仍然存在一些问题:除其他外,阴极必须用铬保护,而铬在环境中会形成毒性很强的化合物。

此外,阴极是由铂或钌制成的,而这两种材料都很稀有且昂贵。溴酸盐也没有最好的特性,因为它会破坏大气中的臭氧层。这也不是什么好事。

因此,我们还有很多路要走,但最重要的是,这种从根本上与众不同的方法正在引起某种程度的兴奋。如果我们能成功取代有毒和昂贵的成分,我们就能在未来几年内大幅降低氢气的成本。

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Mario Petzold, 2024-01-31 (Update: 2024-01-31)