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粪便制氢:新技术带来最高效率

粪便、谷糠和谷壳可以促进能源转型,使农民更加独立。(图片:Jenny Fontaine/UIC)
粪便、谷糠和谷壳可以促进能源转型,使农民更加独立。(图片:Jenny Fontaine/UIC)
作为一种燃料,尤其是大型机器的燃料,氢在未来可能具有重要意义。然而,氢的生产成本很高,而且很脏,生物废料可能会突然改变这一切。
Renewable Science

就像 1989 年《回到未来 II》中的场景一样,它有某种预言性。布朗博士正在寻找有机废物为时光机提供动力,而时光机肯定需要大量能源。

如果伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员能够如愿以偿,这将不再是科幻小说。相反,他们提出了一种方法,通过添加所谓的生物炭,将生产纯氢所需的电力减少到一小部分。

氢气之所以需求旺盛,是因为它具有极高的能量密度,是汽油的三倍。不幸的是,生产氢气最简单的方法是从天然气中提取,这听起来并不是一个可持续的解决方案。

水解也绝非最佳方法。除了费力之外,高能量输入也是经济使用的主要障碍。只有大量过剩的能源才能解决这个问题,而能源过剩并不可取。

但是,如果在反应中加入碳源,就可以大大降低电力需求。问题:到目前为止,主要使用的是煤炭。而且在此过程中还会释放出二氧化碳。

研究人员转而寻找更容易获得的碳源,结果发现了豌豆糠、大麻残渣、废纸和牛粪。在富含硫酸的情况下,就能产生一种生物炭。

所有测试的物种都能使水解过程更加有效。牛粪的效果最好。电力需求减少了 80% 以上。在实验室测试中,一个太阳能电池提供 0.5 伏和 15 毫安的电力就足够了。这比一个小型 AA 电池提供的电量还要少。

目前正在计划扩大生产规模,以获得大量氢气。一个应用领域已经确定:农业机械需要大量燃料,因此氢气是一个不错的选择。而农民可以非常廉价地获得有机废物。

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Mario Petzold, 2024-06- 5 (Update: 2024-06- 5)