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用氨制造氢气:绿色燃料比预期更容易转化

石墨层上钌的高度放大模型(图片来源:诺丁汉大学)
石墨层上钌的高度放大模型(图片来源:诺丁汉大学)
未来的燃料不仅难以储存、极易挥发,而且极易爆炸。现在,一种具有独特特性的新型催化剂为这一问题提供了切实可行的解决方案。
Renewable Science

氨是最有希望简化氢气储存和运输的候选物质之一。与氢气(H₂)不同,氨气(NH₃)无需冷却和加压即可液化。它也不需要专门的合金,因为微小的氢分子甚至可以渗透到巨大的金属中。

氨含有一个与三个氢原子结合的氮原子,并非完全无害,但它在我们呼吸的空气中的浓度有严格限制。高浓度的氨气会对人体造成刺激,尽管氨气很难被点燃,但在某些条件下也会形成爆炸性混合物。

众所周知的能源

尽管如此,大量氨的安全储存和运输已有 100 多年的历史。因此,氨是储存挥发性氢气的最佳选择之一。事实上,氨的密度更高,这意味着它每升所含的能量甚至比氢更多。从可再生能源中获取的多余电力可以有效地储存为氨,并在以后使用。但要将氨用于燃料电池,甚至是 氢动力飞机必须找到一种更高效、更节能的方法,将氨重新转化为氢气。

催化剂随时间自动改进

因此,诺丁汉大学为此推出了一种非凡的催化剂。这种催化剂的独特之处在于,它的效率会随着时间的推移而提高,这是因为催化剂在生产出来后发生了结构变化。

研究人员在电子显微镜下发现,稀有元素钌通过磁力沉积在石墨层上,随着时间的推移逐渐形成金字塔形结构。这种新结构使氨在每个循环中转化为氢的效率更高。

这标志着在提高氢气储存效率方面迈出了重要的一步,从而提高了整个能源储存的效率。它还说明了一种更有效地使用钌等稀有元素的方法。

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Mario Petzold, 2025-01-14 (Update: 2025-01-14)