新技術將氨無縫轉(zhuǎn)化為綠色氫

西北大學的研究人員開發(fā)了一種高效且環(huán)保的方法，將氨轉(zhuǎn)化為氫氣。這項新技術在最新出版的《焦耳》雜志中進行了總結(jié)，這是實現(xiàn)零污染和氫燃料經(jīng)濟性的重要一步。

近年來，利用氨作為運輸氫氣的載體的想法越來越受到關注，因為氨比氫氣更容易液化，因此更容易儲存和運輸。西北航空公司的技術突破，克服了現(xiàn)有的幾種由氨生產(chǎn)清潔氫氣的障礙。

該研究的主要作者Sosina Haier說：“氫燃料電池的缺點在于缺乏交通基礎設施。”“運輸氫氣既困難又昂貴，但已經(jīng)有了廣泛的氨運輸系統(tǒng)。它有管道。我們向世界輸送大量氨作為肥料。如果把氨給我們，我們開發(fā)的電化學系統(tǒng)可以把它轉(zhuǎn)化成氨。從氨到燃料電池，氫氣可以在任何規(guī)模上得到凈化?！?

Haile是西北大學麥考密克工程學院材料科學與工程系的Walter P. Murphy教授，他還雇傭了應用物理和化學專業(yè)的學生。她還是西北大學可持續(xù)發(fā)展與能源研究所的聯(lián)合所長。

在這項研究中，海爾和他的研究團隊報告說，他們能夠使用可再生電力代替化石燃料的熱量將氨轉(zhuǎn)化為氫氣，因為該過程的溫度比傳統(tǒng)方法低得多(250攝氏度而不是250攝氏度)。50到600攝氏度)。其次，新技術生產(chǎn)的純氫不需要與任何未反應的氨或其他產(chǎn)物分離。第三，這個過程是有效的，因為所有提供給設備的電流都直接產(chǎn)生氫氣，沒有任何寄生反應。另一個優(yōu)點是，因為產(chǎn)生的氫氣是純凈的，所以可以通過簡單地增加電力來直接加壓，用于高密度存儲。

為了完成轉(zhuǎn)化，研究人員用質(zhì)子傳導膜構建了一個獨特的電化學電池，并將其與氨分解催化劑集成在一起。

海爾說：“氨首先遇到催化劑，催化劑將氨分解成氮氣和氫氣?！薄霸谖覀兊碾娀瘜W電池中，氫會立即轉(zhuǎn)化為質(zhì)子，然后被電驅(qū)動穿過質(zhì)子傳導膜。通過不斷泵出氫氣，我們進一步推動反應。這就是《查泰萊》的原則。通過去除氨分解反應的一種產(chǎn)物，即氫氣，我們將反應向前推進，這超過了氨分解催化劑本身的能力?！?

然后，氨分解產(chǎn)生的氫氣可以用于燃料電池。像電池一樣，燃料電池通過轉(zhuǎn)換化學反應產(chǎn)生的能量來發(fā)電。與電池不同，燃料電池可以發(fā)電，只要它們提供燃料而不會失去電荷。氫氣是一種清潔燃料。當在燃料電池中消耗時，它會產(chǎn)生水作為唯一的副產(chǎn)品。相反，化石燃料會產(chǎn)生改變氣候的溫室氣體，如二氧化碳、甲烷和一氧化二氮。

海爾預測，這項新技術可能在交通領域具有特別大的革命性。2018年，汽車、卡車、火車、輪船、飛機等交通工具造成的人員和貨物流動占美國溫室氣體排放量的28%，超過美國任何其他經(jīng)濟部門。

海爾表示：“電池驅(qū)動的汽車很棒，但續(xù)航里程和材料供應肯定有問題。”“在現(xiàn)場以分布式方式將氨轉(zhuǎn)化為氫氣，將使您能夠開車進入加油站，并為汽車獲得加壓氫氣。因為電池太重，航空業(yè)對氫燃料電池越來越感興趣?！?

海爾和她的團隊多年來在燃料電池領域取得了巨大的進步。作為他們工作的下一步，他們正在探索以環(huán)保方式生產(chǎn)氨的新方法。

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