英科学家成功运用新方法实现水中分离氢氧

中国教育装备采购网2013-05-14 09:18围观1632次我要分享

  编者按:据物理学家组织网近日报道,英国格拉斯哥大学的研究人员模仿植物光合作用,采用电子耦合的质子缓冲(ECPB)方法成功从水中分离出氢气和氧气,据悉,此方法或将实现低成本规模化生产氢。

  氢气是一种重要的能量来源,能在燃烧时产生电力,且不像化石燃料会对环境造成不好的影响。通过将水分解,是获得氢气的一种清洁方式。植物通过光合作用,能利用太阳的能量将水分子分解为氢气和氧气。

  受此启发,英国格拉斯哥大学的研究人员模仿植物光合作用,采用电子耦合的质子缓冲(ECPB)方法成功从水中分离出氢气和氧气。这是一种清洁、廉价、可再生的氢能生产方式。

  发展洁净能源或替代新能源是未来能源建设的世界潮流,其中氢能是最佳选择。由于氢、氧结合不会产生二氧化碳、二氧化硫和烟尘等污染物,所以氢被看作是未来理想的洁净能源,有“未来石油”之称。

  长久以来,科学家通过带正、负电荷的电极提供直流电的电解过程,分解水生成氢气和氧气,但这种工业生产过程产生的纯氢需要昂贵的设备和严格的监督,以确保气体不混合。为了改变这种现状,各国科学家都作了努力,或在原有基础上不断更新技术,或研发出新的技术,以达到提取氢气的目的。

  2007年,美国宾夕法尼亚州立大学的科学家近日在《纳米快报》上发文称,由自动排列、垂直定向的钛铁氧化物纳米管阵列组成的薄膜,可在太阳光的照射下将水分解为氢气和氧气。这种新的光电解水技术费用低廉、污染少,而且还可以不断改进。

  2009年,美国俄亥俄州立大学的研究人员于7月3日推出一种新技术,采用廉价的镍催化剂,通过电化学氧化,可直接使尿素转化成纯氢。在转化过程中,尿素分子被吸附在镍电极表面,通过所需的电子就可被分解,纯氢则在阴极生成。此外,氮气和微量氧气与氢氧化钾在溶液中反应生成碳酸钾。该技术可放大应用于生产氢气,并可用于废水净化。

  同年,我国科研人员经过8年自主研发,成功研制出新型设备,并以电解液自然循环的方式全部取代以往耗电量较大的屏蔽电泵和流量计量系统,从而使耗电量大幅缩减。同时,由于其采用的新型冷却系统可以直接利用江、河、湖等地表水或工业中水进行冷却,因此其用水量也大大节约。以每小时生产10立方米氢气设备为例,与传统设备相比,该公司的新设备年可节电5万度,节水15万立方米,减少污水排放15万立方米。

  现在,英国科学家的成功,或许离实现低成本规模化生产氢并不远了。英国格拉斯哥大学马克?赛姆斯博士说:“我们所开发的系统可以在工业规模上生产氢气,比目前的方法成本低且安全。目前生产的大部分氢是依赖于工业生产中化石燃料,但如果通过太阳能、风能或波浪能提供电力,就可以创建一个几乎完全干净的动力之源。”

  “ECPB是由市面上销售的磷钼酸制成,该材料的性能允许收集和存储分解水所产生的质子和电子,让氧作为唯一的气态产物。然后可以使用那些存储的质子和电子生产氢气,成功实现氢气和氧气的分离,很容易地生产所需要的纯氢气。使用单一的贵金属电极和ECPB从水中产生氢气和氧气将比目前现存的方法更大规模更经济地生产氢气。

来源:仪器信息网

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