新技术旨在降低氢燃料的成本

北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种从液体载体中提取氢气的新技术，该技术比以前的方法更快、更便宜、更节能。

“氢被广泛视为一种可持续的交通能源，但在将其视为现有技术的实用替代品之前，需要克服一些技术障碍，”关于新能源的论文的通讯作者 Milad Abolhasani 说。技术和北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程副教授。“采用氢经济的一大障碍是储存和运输成本。”

氢燃料不会导致二氧化碳排放。加氢站可以位于现有的加油站，利用现有的基础设施。但是运输氢气是危险的，所以氢气需要通过液体载体运输。该策略的一个主要障碍是在目的地(例如加油站)的液体载体中提取氢气是能源密集型和昂贵的。

“以前的研究表明，可以使用光催化剂仅使用阳光从液体载体中释放氢气，”Abolhasani 说。“然而，现有的技术既费力又费时，并且需要大量的铑——一种非常昂贵的金属。”

“我们开发了一种技术，该技术应用可重复使用的光催化剂和阳光从其液体载体中更快地提取氢气，并且使用更少的铑 - 使整个过程显着降低成本，”该论文的第一作者和前任 Malek Ibrahim 说北卡罗来纳州博士后研究员。“更重要的是，唯一的副产品是氢气和液体载体本身，可以重复使用。这是非常可持续的。”

新技术成功的一个关键是它是一个连续流动的反应器。反应器类似于一个装满沙子的薄而透明的管子。“沙子”由微米级的二氧化钛颗粒组成，其中许多都涂有铑。载氢液体被泵入管的一端。镀铑颗粒排列在管的外部，阳光可以到达它们。这些颗粒是光反应催化剂，在阳光存在下，与液体载体发生反应，将氢分子作为气体释放出来。

研究人员对系统进行了精确设计，使得只有氧化钛的外层颗粒涂有铑，确保系统使用的铑不超过必要的量。

“在传统的间歇式反应器中，99% 的光催化剂是氧化钛，1% 是铑，”Abolhasani 说。“在我们的连续流动反应器中，我们只需要使用 0.025% 的铑，这对最终成本有很大影响。一克铑的价格超过 500 美元。”

在他们的原型反应器中，研究人员能够在三个小时内实现 99% 的产率——这意味着 99% 的氢分子从液体载体中释放出来。

“这比传统间歇式反应器快 8 倍，后者需要 24 小时才能达到 99% 的收率，”Ibrahim 说。“而且该系统应该易于扩展或扩展，以允许催化剂在商业规模上重复使用——您可以简单地将管子加长或合并多个并行运行的管子。”

在其效率降低之前，流动系统可以连续运行长达 72 小时。此时，催化剂可以“再生”而无需将其从反应器中取出——这是一个简单的清洁过程，大约需要六个小时。然后系统可以重新启动并以全效率运行另外 72 小时。

北卡罗来纳州已为该技术申请了临时专利。

论文“在光催化填充床流动反应器中从液态有机载体中连续释放室温氢”已在ChemSusChem期刊上公开发表。该论文由北卡罗来纳州立大学博士后研究员 Jeffrey Bennett 合着。