據(jù)油價(jià)網(wǎng)2023年3月26日?qǐng)?bào)道，皇家墨爾本理工大學(xué)(RMIT)的研究人員已經(jīng)開(kāi)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(guān)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(guò)了海水淡化及其相關(guān)成本、能源消耗和二氧化碳排放。

這種新方法已經(jīng)在威利出版社的《Small》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的研究中得到了詳細(xì)介紹。

長(zhǎng)期以來(lái)，氫氣一直被譽(yù)為一種清潔的未來(lái)燃料，是解決關(guān)鍵能源挑戰(zhàn)的潛在解決方案，特別是對(duì)于制造業(yè)、航空業(yè)和航運(yùn)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(lái)自化石燃料，其生產(chǎn)每年產(chǎn)生大約8.3億噸二氧化碳，相當(dāng)于英國(guó)和印度尼西亞年二氧化碳排放量的總和。

但是，通過(guò)水解來(lái)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(chǎn)量的1%。

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

馬哈茂德博士解釋說(shuō)：“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(duì)于許多不能輕易轉(zhuǎn)換為可再生能源的行業(yè)。但要實(shí)現(xiàn)真正的可持續(xù)發(fā)展，我們使用的氫氣必須在整個(gè)生產(chǎn)周期中100%無(wú)碳，而且不能破壞世界寶貴的淡水資源。”

馬哈茂德博士說(shuō)：“我們直接從海水中生產(chǎn)氫氣的方法簡(jiǎn)單、可擴(kuò)展，比目前市場(chǎng)上的任何生產(chǎn)綠色氫氣方法都更具成本效益。隨著進(jìn)一步的發(fā)展，我們希望這可以推動(dòng)澳大利亞建立一個(gè)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(guò)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(chǎn)出1公斤氫氣。它們還會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)：不是二氧化碳，而是氯氣。

馬哈茂德繼續(xù)說(shuō)道：“使用海水的最大障礙是氯氣，它可以作為副產(chǎn)品產(chǎn)生。如果我們要在不解決這個(gè)問(wèn)題的情況下滿足世界對(duì)氫氣的需求，我們每年將生產(chǎn)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(lái)取代化石燃料生產(chǎn)的氫氣是沒(méi)有意義的，因?yàn)樗赡軙?huì)以不同的方式破壞我們的環(huán)境。”

“我們的工藝不僅不產(chǎn)生二氧化碳，也不產(chǎn)生氯氣。”馬哈茂德補(bǔ)充說(shuō)。

皇家墨爾本理工大學(xué)清潔能源與環(huán)境多學(xué)科材料(MC2E)研究小組的一個(gè)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(gè)與博士候選人Suraj Loomba一起的研究專注于生產(chǎn)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(guò)一種簡(jiǎn)單的方法改變催化劑的內(nèi)部化學(xué)成分，這使得它們相對(duì)容易大規(guī)模生產(chǎn)，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(bǔ)充說(shuō)：“這些新型催化劑運(yùn)行消耗的能量非常少，并且可以在室溫下使用。雖然已經(jīng)開(kāi)發(fā)了其他用于海水拆分的實(shí)驗(yàn)催化劑，但它們很復(fù)雜，難以規(guī)?；?。”

馬哈茂德解釋說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)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(chǎn)目標(biāo)，即每公斤2澳元，使其與化石燃料來(lái)源的氫氣具有競(jìng)爭(zhēng)力。

皇家墨爾本理工大學(xué)的研究人員正在與行業(yè)伙伴合作開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的各個(gè)方面。研究的下一階段將是開(kāi)發(fā)一個(gè)原型電解槽，它結(jié)合一系列催化劑來(lái)生產(chǎn)大量的氫氣。

這種新方法已經(jīng)提交了臨時(shí)專利申請(qǐng)。

這種制氫新方法對(duì)于那些陽(yáng)光充足、風(fēng)電充沛、容易獲得海水的地區(qū)來(lái)說(shuō)真的很不錯(cuò)。這種情況可能會(huì)與化石生產(chǎn)資源形成競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)電力和過(guò)程系統(tǒng)的投資是相當(dāng)可觀的。但它能否持續(xù)數(shù)十年，實(shí)現(xiàn)良好的利潤(rùn)，這是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。

皇家墨爾本理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)的工作看起來(lái)是迄今為止我們見(jiàn)過(guò)的最成功的高度創(chuàng)新的制氫系統(tǒng)和工藝。低溫和相對(duì)較低的功率，似乎不需要水的準(zhǔn)備，這無(wú)疑是向前邁出的一大步。

“一系列催化劑”可能如何影響生產(chǎn)成本，這將是一件有趣的事情。