前沿科技之水中提氫新方法

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發表于 2012-8-10 20:12:15 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

這項分解技術為氫氣的大規模生產帶來更為廉價和清潔的方式，整個生產過程無需使用任何化石燃料，分解所需要的高溫及催化劑都是以廉價的原材料制成的。

由于電解方式非常昂貴且需要大量的電能，所以利用熱能取代電解分解水的方法被普遍采用。而此次由加州理工學院化學工程教授馬克•戴維斯（Mark Davis）研發的新技術避免了熱能水解方式中的主要問題。這項技術的工作溫度相對較低，而且不會產生任何有毒物質或者腐蝕性中間產品。
目前，工業生產活動中所使用的氫氣基本上都是通過天然氣轉化制成，其中也包括汽油的生產。汽車生產商一直希望擴大氫燃料電池汽車的銷售規模。不過在加州理工學院的這項技術實現商業化之前，廠商們只能通過天然氣轉化方式獲得氫氣。

在高溫環境下進行水分解的基本原理：是通過加熱一塊氧化金屬來排除氧氣，然后加水。但在戴維斯的試驗中，基礎材

料是氧化錳。通過在氧化錳中來回移動鈉離子，可以對整個實驗過程進行操控。戴維斯表示，如果缺乏鈉離子，整個過程的溫度將會超過1000°C。在鈉離子的幫助下，反應過程的溫度會一直保持在850 °C左右，甚至更低。
不過這項技術距離商業化可能還有不小的距離。反應過程的溫度仍然很高，較火電廠及核電廠用于驅動蒸汽渦輪發電機的溫度高了兩百度以上。在不使用化石燃料的前提下獲得同一水平的溫度仍需要采用兩項技術中的某一項：高溫核反應堆或者高強度太陽熱能發電設施，，但這兩項技術都還沒有實現商業化應用。后一個技術主要利用環狀鏡片聚集陽光，其光線密度明顯高于當前太陽熱能發電站的水平。
加州理工學院的這項技術也仍需要經過不斷測試，以證明整個水解過程可以重復進行。到目前為止，研究人員已經證明同一批材料可以重復使用五次，但戴維斯認為，如果想要得到應用，這些材料就必須能夠重復用上好幾千次。但是這樣的測試是無法在他本人的實驗室里完成的。戴維斯表示，他們對這些材料的循環能力非常樂觀，但除非實際測試一下，否則誰也拿不準。“我們在實驗室里所能做的只是證明從化學的角度來說，反應是可行的。”

氫氣生產的速率也需要有所提高。例如，可以采用表面區域更大的材料。而且戴維斯也希望進一步降低反應過程所需的溫度。他們的最終目的是通過這一反應或相似反應來實現對鋼鐵廠和電廠廢棄熱能的有效利用。“我們有一個很好的開始，不過溫度還是降得越低越好。