技术突破可以使氨的无缝转化为绿色氢气

甲烷或铵分子

研究人员将可再生电力用于广泛分布的氢燃料生产。

西北大学研究人员已经开发出一种高效、环保的将氨转化为氢的方法。《华尔街日报》最近发表了一篇文章焦耳在美国,这项新技术是实现零污染、氢燃料经济的重要一步。

使用氨作为氢递送载体的想法近年来捕获,因为氨比氢更容易液化,因此更容易存储和运输。西北的技术突破克服了来自氨的清洁氢的几个现有障碍。

“氢燃料电池的祸害一直是缺乏运输基础设施,”该研究的主要作者Sossina Haile说。“输送氢是困难和昂贵的,但广泛的氨输送系统已经存在。有输送管道。我们向世界各地运送大量的氨作为肥料。如果你给我们氨水,我们开发的电化学系统可以在任何规模的现场将氨水转化为燃料电池,清洁的氢气。”

Haile是沃尔特P.墨菲材料科学与工程教授,西北麦卡科克工程学院,含有应用物理和化学的额外约会。yabovip2021她也是西北大学可持续发展研究所的联合主任。

在这项研究中,海勒和她的研究小组报告说,他们能够使用可再生电力来进行氨到氢的转化,而不是化石燃料热能,因为这个过程比传统方法的温度低得多(250华氏度)科尔斯群岛与500到600摄氏度相反)。其次,新技术产生纯氢,不需要与任何未反应的氨或其他产品分离。第三,该过程是有效的,因为提供给装置的所有电流直接产生氢气,而不会对寄生反应进行任何损失。作为一个额外的优点,因为产生的氢是纯度,它可以通过简单地升高电力直接对高密度储存加压。

为了实现转换,研究人员用质子导电膜构建了独特的电化学电池,并用氨分裂催化剂整合。

“氨首先遇到催化剂,将其分解为氮和氢,”海勒说。“氢会立即转化为质子,然后通过电化学电池中的质子导电膜进行电力驱动。通过不断地脱去氢,我们可以使反应进行得更远。这就是所谓的勒夏特列原理。通过去除氨分解反应的产物之一,也就是氢,我们就能推动反应向前发展,这比单独的氨分解催化剂所能做的还要多。”

然后可以在燃料电池中使用从氨分裂产生的氢。像电池一样,燃料电池通过转换通过化学反应产生的能量来产生电力。与电池不同,只要提供燃料,燃料电池就会产生电力,从未丢失其充电。氢是一种清洁燃料,当在燃料电池中消耗时,产生水作为其唯一副产物。这与化石燃料形成鲜明对比,这些化石燃料产生气候变化的温室气体,如二氧化碳,甲烷和笑气

海勒预测,这项新技术可能会在交通运输领域带来特别大的变革。根据美国环境保护署(Environmental Protection Agency)的数据,2018年,汽车、卡车、火车、轮船、飞机和其他交通工具的人员和货物运输占美国温室气体排放的28%,超过其他任何经济部门。

“电池供电的车辆很棒,但肯定存在一个范围和材料供应的问题,”海拉说。“将氨转换为氢气现场,以分布式方式允许您驾驶到加油站并为您的汽车进行加压氢气。对于航空工业的氢燃料电池也是日益增长的兴趣,因为电池如此沉重。“

多年来,海尔和她的团队在燃料电池领域进行了重大进展。作为他们工作的下一步,他们正在探索以环保方式生产氨的新方法。

参考文献:“氨的固体酸电化学电池来自氨的氢气”,Dae-kwang Lim,奥斯汀B.Plymill,Haemin Paik,Xin Qian,Strahinja Zecevic,Calum R.I.Chisholm和Sossina M. Haile,11月3日,11月3日11月3日,焦耳
DOI: 10.1016 / j.joule.2020.10.006

该研究得到了美国能源部高级研究项目机构-能源(ARPA-E)(奖励编号DE-AR0000813)和美国国家科学基金会(赠款NSF ECCS-1542205和NSF DMR-1720139)的支持。

其他作者包括加州能源初创公司SAFCell的研究人员。

3评论关于“技术突破,氨无缝转化为绿色氢”

  1. 伟大的技术进步。啊......再次成为年轻人,积极参与所有这些新的氢技术。哦,我很高兴看到它开始了解果泥。

  2. 氨生产是一种非常能量密集的过程,占全球能源的1%至2%,占全球碳排放的3%,占天然气消耗的3%至5%。
    通过H2/燃料电池实现“绿色”,损失了如此多的能量!

  3. 没有与化石燃料的斗争。实际上,我们有效地对抗气候变化的唯一方法是在化石燃料的帮助下。来自阳光和风的可再生能源根本不够。它们甚至不足以满足我们增加的力量胃口。
    核和水电肯定可以帮助,但即使这两个也不够。我们唯一可以弥补我们所需的电力平衡的方式是使用碳捕获和储存的天然气制成的蓝色氢气。世界各地都有很多和大量的天然气来帮助我们这样做,包括在美国和附近的加拿大附近。除了蓝氢之外,我们还可以使氨是电动飞机和船舶;并制造肥料和钢。实际上,氨将成为运输氢本身的培养基,因为它比液体甚至甚至液体氢更高的氢。所以是的,化石燃料是我们赫克拉西化的努力的必要合作伙伴 - 如果我们要在气候变化中做出困境,那么整体的伙伴也是如此。我们必须做出一个凹痕 - 或者。

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