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从工厂到汽车,“移动制氢”困局尚待破解

分类目录:行业资讯 | 发布日期:2019-09-14 21:32:15 | 作者:柴油发电机组厂家| 来源:, cliftonburt.com |
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  ?吴长峰

从工厂到汽车,“移动制氢”困局尚待破解

  最近,催化剂;氢能;电解水;氢气;甲醇中国科学院固体物理研究所研究员李跃用简单的两步水热法组装了具有层次结构的多相催化剂。该纳米催化剂具有良好的水降解活性。在低电压、低电流下工作100小时,无明显衰减。证明了它的稳定性很好。为开发低成本、高活性的双功能电解水催化剂提供了有效的设计思路。

  氢经济是20世纪70年代提出的一项可持续能源计划,它利用无休止的阳光将水转化为氢和氧。氢是一种清洁能源。它燃烧产生水而不产生任何污染物。

从工厂到汽车,“移动制氢”困局尚待破解

  “是否用水制氢驱动汽车”引起了人们的广泛关注,催化剂;氢能;电解水;氢气;甲醇化石能源制氢、工业副产品制氢、电解水制氢是目前三大制氢途径。有很多方法可以产生氢气。除上述三种技术路线外,活性金属与水、甲醇重整制氢等也有反应。中国科技大学化学与材料学院孟光耀教授近日在接受《科技日报》记者采访时说:“关键在于经济。”

从工厂到汽车,“移动制氢”困局尚待破解

  作为世界上最大的氢气生产国,中国的年产能超过2000万吨。煤、天然气、石油等化石燃料中的氢约占70%,副产气体中的氢约占30%,电解水不到1%。

  人们更关注的是“凯时官网能否利用水生产氢气来驱动汽车”。近年来,催化剂;氢能;电解水;氢气;甲醇除了前段时间在网上讨论的铝粉还原外,甲醇重整制氢逐渐进入人们的视野。

  孟光耀告诉记者:“这相当于把制氢过程从工厂转移到汽车上。”他介绍说,甲醇和水蒸气进入重整室高温(约250摄氏度)反应后,最终产物是二氧化碳和氢气,组成比为1:3,但氢气会掺杂微量一氧化碳。气体净化后,高纯度氢气进入燃料电池系统,一氧化碳被氧化,与二氧化碳一起排入大气。氢气进入燃料电池系统后,后续过程与普通燃料电池车类似。

  与加氢站网的建设和运行相比,甲醇重整只需在加气站的基础上增加甲醇充水功能。设备更换成本低,催化剂;氢能;电解水;氢气;甲醇操作方便,似乎更容易接受。然而,从甲醇重整过程中获得的氢气含有一氧化碳等有毒气体,需要净化和冷却(从200摄氏度以上冷却到80摄氏度左右),这需要额外的设备。

  “应用于汽车,当设备体积有限时,输出功率不足。此外,一氧化碳也是一种强氧化剂,容易引起氢燃料电池中催化剂的“中毒性休克”,从而降低燃料电池组的寿命。孟光耀说,甲醇重整燃料电池汽车在给使用带来便利的同时,也带来了碳排放和尾气排放问题,这似乎与使用氢能的初衷背道而驰。

  随着新技术的出现,实际应用还需要时间

  氢能时代的大门半掩,难以进入人们的生活。在这方面,催化剂;氢能;电解水;氢气;甲醇科学家们的努力从未停止过,近年来,我国科研人员的成果尤为引人注目。

  除成本因素外,一个重要原因是氢气收集和储存的技术瓶颈。对此,中国科技大学罗毅教授领导的研究小组于2017年7月提出了第一个光解水制氢储氢一体化材料系统设计方案。相关结果发表在《自然通讯》杂志上。

  水解制氢的另一个技术障碍是催化剂的成本和低效率。2019年4月,《自然催化》杂志以封面文章的形式报道了中国科技大学吴源教授利用创新技术开发出一种低成本、高效率的新型钌单原子合金催化剂。与市售钌基催化剂相比,催化剂;氢能;电解水;氢气;甲醇该催化剂的超电位降低约30%,稳定性提高近10倍,是促进“电解水制氢”工业应用的重要一步。

  2019年5月,浙江大学厚阳分校的一个研究小组设计并开发了一种廉价的新型催化剂,用于模拟光合作用,并通过分解水产生氢气。该催化剂可使制备成本降低80%以上,驱动反应能耗降低5%。它具有利用工业电解水制氢的潜力。研究结果也发表在《自然通讯》杂志上。

  “清华大学、上海交通大学、大连化工学院等单位取得了许多世界一流的成果,使氢能高效、低成本的应用路径更加清晰。”孟光耀说,催化剂;氢能;电解水;氢气;甲醇这些实验室的成果还需要经过技术成熟度测试和工程开发,还需要规模应用场景、产业链及相关政策的匹配,而实际应用还需要时间。

 
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