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目前世界上幾乎所有的氫氣都來自化石燃料，生產過程中每年產生大約8.3億噸二氧化碳

綠色制氫工藝既昂貴又依賴新淡水或淡化水

電解槽目前使用昂貴的催化劑，消耗大量的能源和水——生產一公斤氫氣大約需要9升淡水

近日，皇家墨爾本理工大學（RMIT）的研究人員已經開發(fā)出一種更便宜、更節(jié)能的方法，直接從海水中制造氫氣。這是邁向真正可行的綠色氫氣工業(yè)的關鍵一步，這種新方法將海水直接分解為氫氣和氧氣。 新工藝跳過了海水淡化及其相關成本、能源消耗和二氧化碳排放。

這種新方法已經在威利出版社的《Small》雜志上發(fā)表的一項實驗室規(guī)模的研究中得到了詳細介紹。

長期以來，氫氣一直被譽為一種清潔的未來燃料，是解決關鍵能源挑戰(zhàn)的潛在解決方案，特別是對于制造業(yè)、航空業(yè)和航運業(yè)等更難脫碳的行業(yè)。

目前，世界上幾乎所有的氫氣都來自化石燃料，其生產每年產生大約8.3億噸二氧化碳，相當于英國和印度尼西亞年二氧化碳排放量的總和。

但是，通過水解來制造的零排放的“綠色”氫氣非常昂貴，在商業(yè)上基本上不可行，而且僅占全球氫氣總產量的1%。

首席研究員、皇家墨爾本理工大學副校長高級研究員納西爾·馬哈茂德博士說，綠色制氫過程既昂貴，又依賴于新淡水或淡化水。

馬哈茂德博士解釋說：“我們知道氫氣作為一種清潔能源具有巨大的潛力，特別是對于許多不能輕易轉換為可再生能源的行業(yè)。但要實現(xiàn)真正的可持續(xù)發(fā)展，我們使用的氫氣必須在整個生產周期中100%無碳，而且不能破壞世界寶貴的淡水資源。”

馬哈茂德博士說：“我們直接從海水中生產氫氣的方法簡單、可擴展，比目前市場上的任何生產綠色氫氣方法都更具成本效益。隨著進一步的發(fā)展，我們希望這可以推動澳大利亞建立一個蓬勃發(fā)展的綠色氫氣工業(yè)。”

為了制造綠色氫氣，利用電解槽通過電流將水分解成氫氣和氧氣的組成元素。

這些電解槽目前使用昂貴的催化劑，消耗大量的能源和水——大約需要9升淡水才能生產出1公斤氫氣。它們還會產生有毒物質：不是二氧化碳，而是氯氣。

馬哈茂德繼續(xù)說道：“使用海水的最大障礙是氯氣，它可以作為副產品產生。如果我們要在不解決這個問題的情況下滿足世界對氫氣的需求，我們每年將生產2.4億噸氯氣——這是世界氯氣總需求量的3到4倍。用制氫來取代化石燃料生產的氫氣是沒有意義的，因為它可能會以不同的方式破壞我們的環(huán)境。”

“我們的工藝不僅不產生二氧化碳，也不產生氯氣。”馬哈茂德補充說。

皇家墨爾本理工大學清潔能源與環(huán)境多學科材料(MC2E)研究小組的一個團隊設計的新方法使用了一種特殊類型的催化劑，專門用于海水。

這個與博士候選人Suraj Loomba一起的研究專注于生產高效、穩(wěn)定的催化劑，這種催化劑的制造具有成本效益。

“我們的方法專注于通過一種簡單的方法改變催化劑的內部化學成分，這使得它們相對容易大規(guī)模生產，因此它們可以很容易地在工業(yè)規(guī)模上合成。”Loomba指出。

馬哈茂德補充說：“這些新型催化劑運行消耗的能量非常少，并且可以在室溫下使用。雖然已經開發(fā)了其他用于海水拆分的實驗催化劑，但它們很復雜，難以規(guī)?；?rdquo;

馬哈茂德解釋說，這項技術有望顯著降低電解槽的成本，足以滿足澳大利亞政府的綠色氫氣生產目標，即每公斤2澳元，使其與化石燃料來源的氫氣具有競爭力。

皇家墨爾本理工大學的研究人員正在與行業(yè)伙伴合作開發(fā)這項技術的各個方面。研究的下一階段將是開發(fā)一個原型電解槽，它結合一系列催化劑來生產大量的氫氣。

這種新方法已經提交了臨時專利申請。

這種制氫新方法對于那些陽光充足、風電充沛、容易獲得海水的地區(qū)來說真的很不錯。這種情況可能會與化石生產資源形成競爭。對電力和過程系統(tǒng)的投資是相當可觀的。但它能否持續(xù)數(shù)十年，實現(xiàn)良好的利潤，這是一個嚴重的問題。

皇家墨爾本理工大學團隊的工作看起來是迄今為止我們見過的最成功的高度創(chuàng)新的制氫系統(tǒng)和工藝。低溫和相對較低的功率，似乎不需要水的準備，這無疑是向前邁出的一大步。

“一系列催化劑”可能如何影響生產成本，這將是一件有趣的事情。

原標題： 科學家發(fā)現(xiàn)直接從海水中制造氫氣的新方法