新技術可以無縫地將氨轉化為綠色氫

　　美國西北大學的研究人員已經開發出一種高效、環保的將氨轉化為氫氣的方法。

　　最近發表在《焦耳》雜志上的一篇文章概述了這項新技術，這是實現零污染、以氫為燃料的經濟的重要一步。

　　近年來，利用氨作為載體來輸送氫氣的想法越來越受歡迎，因為氨比氫更容易液化，因此更容易儲存和運輸。西北大學的技術突破了從氨中生產清潔氫的幾個現有障礙。

　　這項研究的第一作者Sossina Haile說：“氫燃料電池的最大問題是缺乏運輸基礎設施。”“運輸氫氣既困難又昂貴，但一個廣泛的氨輸送系統已經存在，我們每天都在向世界各地運送大量的氨作為肥料。如果你給我們氨，我們開發的電化學系統可以在任何規模的現場將氨轉化為燃料電池可使用的清潔氫氣。”Haile是西北大學可持續性和能源研究所的副主任。

　　在這項研究中，Haile和她的研究小組報告稱，他們能夠使用可再生電力而不是化石燃料的熱能來實現氨轉化為氫的過程，因為這個過程的運行溫度比傳統方法低得多(只需250攝氏度，而不是之前的500到600攝氏度)。其次，新技術產生的純氫不需要后續的分離和純化過程。第三，這個過程是高效的，因為提供給這個裝置的所有電流都直接產生氫氣，沒有任何寄生反應的損失。另一個好處是，由于產生的氫氣是純凈的，它可以直接加壓實現高密度儲存。

　　為了實現這一轉化，研究人員建造了一個獨特的電化學電池，它帶有一層質子導電膜，并將其與一種分解氨的催化劑結合在一起。

　　“氨首先遇到催化劑，催化劑將氨分解成氮氣和氫氣，”Haile說。“氫會立即轉化為質子，然后被電驅動穿過電化學電池中的質子傳導膜。這就是勒夏特列原理(Le Chatelier’s principle)。通過去除氨分解反應的產物之一，也就是氫，我們將反應向前推進，這超出了氨分解催化劑單獨可以完成的工作。”

　　氨氣分解產生的氫氣可以用于燃料電池。和電池一樣，燃料電池通過化學反應產生的能量來發電。與傳統電池不同的是，燃料電池只要有燃料供應就能發電，而且不會失去電量。氫是一種清潔燃料，當在燃料電池中消耗時，它唯一的副產品就是水。這與化石燃料形成了鮮明對比，化石燃料會產生導致氣候變化的溫室氣體，如二氧化碳、甲烷和一氧化二氮。

　　Haile預測，這項新技術可能會在交通領域帶來特別大的變革。根據美國環境保護署(Environmental Protection Agency)的數據，2018年，汽車、卡車、火車、輪船、飛機和其他交通工具的人員和貨物流動占美國溫室氣體排放的28%，比其他任何經濟部門都要多。

　　“電池驅動的汽車很棒，但也存在續航里程和材料供應的問題，”Haile說。“將氨以分布式的方式就地轉化為氫，可以讓你開車進入加氫站，為你的車獲得增壓氫。此外，航空工業對氫燃料電池的興趣也越來越大，因為傳統電池太重了。”

　　多年來，Haile和她的團隊在燃料電池領域取得了重大進展。作為他們工作的下一步，他們正在探索以一種環境友好的方式生產氨的新方法。

　　（原文來自：燃料電池工程 中國新能源網綜合）