水高温分解氧气和氢气(水电解制氢取得重要突破)

水电解制氢取得重要突破

氢气是理想的绿色燃料，可以从水中提取且无污染。但是，尽管氢是宇宙中最丰富的元素，但它不会像地球上的其它气体那样大量存在。

寻找廉价，高效，无污染的氢气产生和储存方法的科学竞赛正在进行中。众所周知，电流会导致水的元素在电解过程中分解产生氢气和氧气。当氢气和氧气在燃料电池中相互作用时，该过程也可以逆转以发电，美国航空航天局自1960年代以来一直使用氢燃料电池为卫星和太空舱供电。

直到最近，电力成本一直是电解生产工业量氢气的障碍，但是低成本的可再生电力技术消除了这一障碍。

另一个障碍是有效地将水分解为氢气和氧气需要稀有且昂贵的金属催化剂，例如铂和铱。铱是地球上最稀有，成本最高的元素之一，通常被陨石携带，甚至最稳定的铱基催化剂也只能承受短时间的电解。

亚历山大·西蒙诺夫博士

澳大利亚莫纳什大学化学学院的亚历山大·西蒙诺夫博士解释说：“如果在电解水的过程中提高温度，铱基催化剂就会溶解而失去作用。这是最糟糕的事情，这种材料每克要花费数百美元的成本。它还可能渗入到电解装置的其他组件中，污染它们并阻止其正常运行。”

西蒙诺夫博士说，初期的水电解槽使用的是碱性水，这是传统方法。但是，更先进，更高效的技术使用的是酸性环境，使用的是固态电解质，不幸的是，催化剂无法长期承受这种环境。

西蒙诺夫博士及其研究团队的成员，包括曼古纳特·查蒂博士和詹姆斯·加德纳博士已经发现了具有巨大潜力的新方法，可以解决不稳定问题，使水电解制氢更具经济可行性。

西蒙诺夫博士说：“我们正在用大量，廉价且运行更稳定的元素代替铱。我们已经证明了它们在强酸性条件下以及高达80°C的工业温度下的稳定性。它们完全没有降解。”

西蒙诺夫博士将他与团队一起开发的系统描述为“自我修复”。由于所有金属（甚至包括铱）在电解过程中都会溶解，因此研究人员想知道溶解的物质是否可以在操作过程中重新沉积在电极上。

他说：“事实证明是可以的。我们已经基于丰富的金属生产出了高活性的电极表面，可以维持与工业相关的水分解速率。我们的方法与其它科学同行的方法几乎都不同，我们的方法更接近于工业应用的高温和强酸性环境。”

澳大利亚可再生能源局正在资助进一步的研究，目的是提高效率并开发适用于工业的可扩展电极制造工艺。

澳大利亚拥有充沛的阳光和大风，有潜力成为可再生能源超级大国。通过使用电解，大型可再生电力项目产生的多余电力可产生氢气。这种氢气可以在澳大利亚境内用作燃料，并出口到渴望使用化石燃料替代品的国家。

氢动力公交车已在巴西上路

氢燃料公交车现在已经在巴西上路，而韩国和日本已经表现出对采用氢动力汽车和氢作为主要能源载体的坚定承诺。

澳洲联邦资源部长马特·卡纳万本周与韩国签署了发展氢能计划的意向书，表明澳大利亚政府有意扩大出口潜力。这一努力与澳大利亚《地球科学》发布的一份报告相吻合，该报告称澳大利亚是该领域未来的“世界领导者”。

氢气是高度可燃的，运输氢气具有一些挑战。未来的一种可能性是将气体转化为氨。西蒙诺夫博士及其同事也在努力实现这一目标。

与此同时，能源提供商AGL正在研究如何实现电解技术的突破，以向澳大利亚的天然气管道中添加可持续生产的氢气，以减少碳排放。西蒙诺夫博士说，氢已在北半球以这种方式使用。另一个对氢技术表现出浓厚兴趣的领先澳大利亚公司是Woodside，该公司已在相关研究上进行了大量投资。

澳大利亚新兴公司ANT Energy Solutions也在和科学家们合作，开发便携式氢电解装置。西蒙诺夫博士说，未来可以将这种便携式装置装载到卡车上，然后运输到可提供廉价可再生能源的地方。