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近日，美國西北大學研究人員在《焦耳》雜志上發(fā)布了一項成果，他們利用可再生能源進行氨到氫的轉化，用于固體酸電化學電池研制。這種方法更環(huán)保、更高效，是實現(xiàn)零污染、氫燃料經濟的重要一步。
“氫燃料電池的弊端一直是缺乏用于輸送的基礎設施，且運輸氫既困難又昂貴，但一個廣泛的氨水運送系統(tǒng)已存在。”該研究第一作者Sossina M. Haile介紹，過去，利用氨制取純凈的氫仍存在若干技術障礙，不過他們研發(fā)出的電化學系統(tǒng)可把氨水轉化為隨時可用于燃料電池的潔凈氫。
他表示，這項工藝的工作溫度只需要250℃，比傳統(tǒng)方法的500至600℃低，且轉化過程高效，“這是緣于所有提供給裝置的電流都將全部直接用于生成氫，不會因為寄生反應造成任何丟失”。
這項新技術另一個優(yōu)勢是，由于制取出來的氫是純凈的，可以直接進行加壓處理以便高密度儲存，因此只需增加電能即可。
研究人員介紹，為了完成這種轉化，他們建造了一個獨特的帶有質子導電膜的電化學電池，并將其與氨分解催化劑結合起來。
“首先，氨與可將其分解為氮和氫的催化劑結合，此時氫立即被轉化為質子，然后質子經電力驅動穿過電化學電池中的質子傳導膜。通過不斷處理氫，這種反應進行得比原本更徹底?！盚aile解釋道。
氫是一種清潔燃料，在燃料電池中消耗時，產生的副產品只有水，這與化石燃料形成鮮明對比，后者產生二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等導致氣候變化的溫室氣體。氫能作為零碳能源，正成為以清潔化、低碳化為主要特征的新一輪能源轉型的重要發(fā)展方向。根據(jù)國際氫能委員會預測，到2050年，氫能將減少二氧化碳排放60億噸，在全球能源中所占比重有望達到18%。中國氫能聯(lián)盟預測，2050年，氫能在中國能源體系中占比約10%。
然而，儲運難是制約氫能發(fā)展的瓶頸之一。而氨比氫更容易液化，也更容易儲存和運輸。研究顯示，在同等條件、標準大氣壓下，液氨在-33℃就能夠實現(xiàn)液化運輸，但如果直接運輸液氫溫度則需要降至-253℃左右。同時，液氨儲氫中，體積儲氫密度相對液氫高1.7倍。
中國科學院院士歐陽明高曾表示，在能源革命大背景下，氨以質量儲氫密度比和體積儲氫密度兩大優(yōu)勢，正在成為具有發(fā)展前景的氫運輸載體。
不過，“氨作為一種氫運輸載體，還處在研究階段。”中國氫能聯(lián)盟專家委員會委員何廣利告訴《中國科學報》，氨也是化學品，同樣具有危險性，且氨—氫轉換效率有待提高。在他看來，就目前而言，利用甲醇重整制氫或是直接利用液氫等方式具有較大市場競爭力。
