制氢新发现
宾夕法尼亚州立大学的一个研究小组报告说,利用海水,河水和有机废物可以产生无限量的纯氢气。这一消息可能意味着我们的可再生能源基础设施将很快发生巨大变化。
根据环境工程学教授Bruce E. Logan和博士后研究员Younggy Kim的宾州州立研究小组的说法,一到两粒盐可能是微生物电解池从废水或有机副产物中产生氢气所必需的。他们认为,在不向大气中添加二氧化碳或使用电网电力的情况下就可能发生这种情况。
洛根说:“该系统可以在海水附近的任何地方产生氢气。”“它不使用电网电力,并且完全是碳中和的。它是取之不尽用之不竭的能源。”
为可再生能源的生产和分配方式的根本转变做好准备。产生氢的微生物电解池是这项最新工作的基础,但以前要产生氢,燃料电池需要一些电输入。现在,洛根(Logan)与博士后研究员扬吉·金(Younggy Kim)合作,利用河水和海水之间的差异来增加产生氢气所需的额外能量。
他们的这项研究结果发表在9月19日的《美国国家科学院院刊》上,“表明实际上可以从几乎无限量的海水,河水和可生物降解的有机物质中产生纯氢气。”
Logan的电解池效率为58%至64%,每天通过该电解池的每立方米液体可产生0.8至1.6立方米的氢气。根据宾夕法尼亚州立大学的新闻发布,研究人员估计,只需要将电池中产生的能量的1%抽水通过系统即可。研究团队说,这些微生物电解池的关键是逆电渗析(RED),它可以从盐水和淡水之间的离子差异中提取能量。RED堆栈由交替的离子交换膜(正负离子)组成,每个RED都对电输出有贡献。
RED技术水解水-将其分解为氢气和氧气-需要1.8伏特,实际上这将需要大约25对膜砂来增加泵送阻力。但是,将RED技术与放生电细菌(消耗有机物质并产生电流的细菌)结合使用,可以将RED堆叠的数量减少到五对。
先前对微生物电解电池的研究表明,它们自身可以产生约0.3伏的电,但不能产生在这些燃料电池中产生氢所需的0.414伏。加上不到0.2伏的外部电,就会释放出氢气。现在,通过结合11个膜(五个对产生约0.5伏的膜对),这些细胞产生氢。洛根说:“我们所需的附加电压远远低于水解水所需的1.8伏。”“可生物降解的液体和纤维素废物非常丰富,没有能量进出和氢出的情况,我们可以消除废水和副产物。这可能是不竭的能源。”
Logan和Kim的研究在阴极上使用铂作为催化剂,但是,随后的实验表明,非贵金属催化剂硫化钼可提供51%的能效。
纯氢不是天然存在的。传统的生产方法需要大量能源,通常由化石燃料产生。
这可能是本世纪可再生能源行业的发现。
照片:布鲁斯·洛根(Bruce Logan)
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