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铑:从液体载体中提取氢气的新技术
时间:2022-05-26 文章来源:
  

在北卡罗来纳州立大学,科学家们提出了一种从液体载体中去除氢气的新方法,与以前的方法相比,这种方法快速、廉价、更节能。

氢被广泛认为是一种可持续的交通能源,但在它被视为现有技术的实际替代方案之前,还需要克服一些技术障碍。采用氢经济的最大障碍之一是储存和运输的成本。

氢燃料不会产生二氧化碳排放。另外,氢燃料补给站也可以设在现有的加油站。这将利用现有的基础设施。然而,运输氢气是危险的,所以氢气必须通过液体载体运输。


这一策略的主要障碍是,在目的地(如加气站)从液体载体中提取氢是昂贵和能源密集型的。

以前的研究已经表明,光催化剂可以只用阳光从液体载体中释放氢气。然而,现有的技术是费力的,耗时的,并且需要大量的铑——一种非常昂贵的金属。

“我们已经开发了一种技术,利用可重复使用的光催化剂和阳光,从液体载体中更快地提取氢气,使用更少的铑,使整个过程的成本显著降低。更重要的是,唯一的副产品是氢气和液体载体本身,可以重复使用。很可持续。”该论文的第一作者、前北卡罗来纳州立大学博士后研究员马雷克·易卜拉欣说。


促成新方法成功的一个主要因素是它是一个连续流反应器。这个反应堆与一个装满沙子的透明细管相匹配。这些“沙子”包括微米级的氧化钛颗粒,其中许多都包裹着铑。


载氢液体被泵入管子的一端。镀有铑的粒子将排列在管道的外部,在那里阳光可以到达它们。这种颗粒是光反应催化剂,在阳光的存在下,倾向于与液体载体发生反应,将氢分子释放为气体。


科学家们精确地设计了这个系统,使得只有氧化钛的外层颗粒在铑的帮助下被包裹,保证了系统使用的铑不会超过必要的范围。


在常规间歇反应器中,氧化钛占99%,铑占1%。在我们的连续流反应器中,我们只需要使用0.025%的铑,这对最终成本有很大的影响。一克铑的价格超过500美元。


在他们的原型反应堆中,研究人员有可能在3小时内获得99%的产量——这意味着99%的氢分子从液体载体中释放出来。


易卜拉欣说:“这比传统分批反应堆快8倍,后者需要24小时才能达到99%的产量。该系统应该易于扩大或扩大,以允许催化剂在商业规模上重复使用,你可以简单地使管道更长或合并多个管道并行运行。”


在效率下降之前,该系统可以连续运行72小时。在这个时候,催化剂可以“再生”,而不需要从反应器中消除它。这是一个简单的清洁过程,大约需要6个小时。该系统还可以重新启动,以最高效率额外运行72小时。


北卡罗来纳州立大学已经为这项技术申请了临时专利。


作者:Bethan Davies

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