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新型催化剂可以提供未来的液氢燃料
时间:2023-11-08 文章来源:
  

瑞典隆德大学的研究人员正在研究一种由液体组成的汽车燃料,该液体通过固体催化剂转化为氢气。然后将用过的液体从罐中排空并充入氢气,之后可以在没有温室气体排放的循环系统中再次使用。在两篇研究文章中,隆德大学的研究人员已经证明了这种方法是有效的,尽管它仍然是基础研究,但它有可能在未来成为一种高效的储能系统。隆德大学化学系教授、作者之一Ola Wendt说:“至少从公开的研究来看,我们的催化剂是最有效的催化剂之一。”

为了减少对气候的影响,有必要找到生产、储存和转换能源的替代方式,以减少化石燃料的二氧化碳排放。其中一种方式是谈论氢气,许多人认为氢气是未来储能的解决方案。自然界以化学键的形式储存能量,而氢的能量密度与其重量有关。

Ola Wendt说:然而,天然气可能很难处理,所以我们正在研究可以通过泵输送的充有氢气的液体燃料,其方式与今天加油站的情况大致相似。”这个概念被称为LOHC(液态有机氢载体),并不是什么新鲜事。挑战在于找到一种尽可能有效的催化剂,能够从液体中提取氢气。该系统旨在使用一种充满氢气的液体来工作。液体被泵送通过提取氢气的固体催化剂。这可以用于将化学燃料转化为电能的燃料电池,而液体则被输送到另一个油箱。唯一的排放物是水。然后,在用新的带电液体重新加油之前,可以在加油站清空用过的液体。这可能意味着这种物质的大规模生产,与今天的炼油厂相当。

Ola Wendt说:“我们转化了液体中99%以上的氢气。”研究人员还一直在计算是否有可能将这种燃料用于公共汽车、卡车和飞机等大型车辆。他还说:有了他们的大油箱,你可能可以行驶与一箱柴油几乎相同的距离。与压缩氢气相比,你还可以转换大约50%的能量。”使用的液体是异丙醇和4-甲基哌啶。

这听起来有点太好了,不可能是真的吗?是的——至少就目前而言,仍然存在许多挑战。一个是催化剂的寿命相当有限。另一个原因是催化剂所基于的铱是一种贵金属。Ola Wendt说:但我们估计,每辆车大约需要两克铱。这可以与今天的废气净化催化转化器相比,后者含有大约三克铂、钯和铑,这些也是贵金属。”这是一个基于基础研究的技术解决方案。Ola Wendt认为,如果决定购买成品,只要在经济上可行,并且社会感兴趣,这个概念可以在十年后准备好。

另一个问题是如何生产氢气——如今,大多数氢气生产都不利于气候。然后,氢气需要以有效的方式储存和运输,这在今天并不是那么简单。此外,还存在使用压缩氢气进行换料的风险。Lund的研究人员希望用他们的方法来解决这个问题。

Ola Wendt说:“如今,98%的氢气是由天然气生产的化石燃料。二元产品是二氧化碳。从环境角度来看,如果使用天然气生产钢铁、电池和燃料用氢气,那么生产氢气的想法毫无意义。”但他解释说,关于如何在可再生能源的帮助下将水分解为氢气和氧气来生产绿色氢气,有很多研究正在进行中。与此同时,Ola Wendt认为,可再生能源和气候友好型替代品需要做出政治决定才能站稳脚跟。


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