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太阳能生物质制氢

2017年04月19日

剑桥大学的一个研究团队开发出了一种使用太阳能发电从生物质中制取既可持续又相对便宜的氢气的方法。

现代社会面临的挑战之一是废物产生的影响,随着自然资源大量减少,政府和企业对使用废物生产能源的需求越来越迫切。自有记录以来,生物质一直是热和能源的来源:地球的石油储量来自古老的生物质,经历数百万年的高温高压最后成型;木质纤维素是植物生物质的主要组分。但迄今为止,生物质转化氢气还主要通过高温分解的气化过程实现。

剑桥大学化学系Moritz Kuehnel博士与其他研究者在Nature Energy上发表了一篇关于生物质制氢的论文。 他表示,高度结晶的纤维素纤维组成的木质纤维素具有高度的稳定性,因此,木质纤维素的化学利用富有挑战性。

新技术使用简单的光催化转化过程。将催化纳米颗粒加入到悬浮有生物质的碱性溶液中,将其放置在实验室中模拟太阳光的灯下,溶液即非常理想地吸收灯光并将生物质转化为气态氢,之后可从顶部空间收集气态氢。这种氢气不含燃料电池抑制剂,例如一氧化碳,可用于动力驱动中。

纳米颗粒够吸收来自太阳光的能量并且使用它来进行复杂的化学反应,在这个实验中,水和生物质中的原子重组成氢气和其他有机化学物质如甲酸以及碳酸盐。

主要联合作者,化学系的David Wakerley博士表示,原始生物质中存储了大量的化学能,但无法使用在如汽车发动机这样的复杂机械中;研究团队的系统能够将构成生物质的长而杂乱的结构转化为氢气,他们专门设计了催化剂和溶液的组合,可以使用太阳能作为能量源进行这种转化。

团队在他们的实验中使用不同类型的生物质:木材、纸和叶片不需要进行任何预处理,使用纳米粒子在阳光下可以直接发生反应。

该技术是在剑桥大学基督教多普勒可持续综合实验室开发的。实验室负责人Dr. Erwin Reisner表示,这种在室温条件下将未处理的生物质分解制氢的技术是目前高温气化和其他可再生氢生产方式的可行替代方案。未来,团队将探索在这项技术规模化,未来可在小型离网设备到工业规模中应用。

在剑桥大学的商业化部门的帮助下,这项技术已经提交了英国的专利申请,并正在与潜在的商业合作伙伴进行会谈。

来源:中国氢能源网