太陽能新技術(shù)利用糞便制造氫燃料 轉(zhuǎn)化率高達(dá)35%
伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的工程師們開發(fā)出一種新方法，僅利用太陽能和糞便、稻殼等農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品就能從水中生產(chǎn)氫氣。這項(xiàng)技術(shù)將從水中提取氫氣所需的能量減少了 600%，為更加可持續(xù)和環(huán)保的化工生產(chǎn)鋪平了道路。
氫基燃料是最有前途的清潔能源之一。但生產(chǎn)純氫氣是一個能源密集型過程，通常需要煤或天然氣以及大量電力。
在《細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)》（Cell ReportsPhysical Science）雜志的一篇論文中，由 UIC 工程師 Meenesh Singh 領(lǐng)導(dǎo)的一個多機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)揭示了綠色制氫的新工藝。
這種方法利用一種名為生物炭的富碳物質(zhì)來減少將水轉(zhuǎn)化為氫氣所需的電量。通過使用太陽能或風(fēng)能等可再生能源，并將副產(chǎn)品用于其他用途，該工藝可將溫室氣體排放量降至凈零。
化學(xué)工程系副教授辛格說："我們是第一個證明可以利用生物物質(zhì)在幾分之一伏特的條件下生產(chǎn)氫氣的小組。這是一項(xiàng)變革性技術(shù)。"
用于制造清潔氫氣的生物炭。資料來源：enny Fontaine/ UIC
電解是將水分離成氫和氧的過程，需要電流。在工業(yè)規(guī)模上，通常需要化石燃料來產(chǎn)生這種電力。
最近，科學(xué)家們通過在反應(yīng)中引入碳源，降低了水分裂所需的電壓。但這一過程也要使用煤或昂貴的化學(xué)品，并釋放出二氧化碳作為副產(chǎn)品。
辛格及其同事對這一工藝進(jìn)行了改進(jìn)，改用普通廢品中的生物質(zhì)。通過將硫酸與農(nóng)業(yè)廢棄物、動物糞便或污水混合，他們制造出一種名為生物炭的泥漿狀物質(zhì)，這種物質(zhì)富含碳。
研究小組試驗(yàn)了由甘蔗皮、大麻廢料、廢紙和牛糞制成的不同種類的生物炭。加入電解室后，所有五種生物炭都降低了將水轉(zhuǎn)化為氫氣所需的功率。其中表現(xiàn)最好的是牛糞，可將所需電力降低六倍，約為五分之一伏特。
伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校副教授 Meenesh Singh（右）和博士后研究員 Rohit Chauhan 在 Singh 的實(shí)驗(yàn)室工作。圖片來源：Jenny Fontaine/ UIC
由于對能量的要求很低，研究人員可以用一個標(biāo)準(zhǔn)硅太陽能電池在 0.5 伏電壓下產(chǎn)生大約 15 毫安的電流為反應(yīng)提供能量。這還不及一節(jié) AA 電池產(chǎn)生的電量。
辛格實(shí)驗(yàn)室的合著者和博士后學(xué)者羅希特-喬漢（Rohit Chauhan）說："它的效率非常高，生物炭和太陽能幾乎有 35% 轉(zhuǎn)化為氫氣。這些數(shù)字創(chuàng)下了世界紀(jì)錄；這是任何人展示過的最高數(shù)字。"
要使這一過程實(shí)現(xiàn)凈零排放，就必須捕獲反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳。但辛格說，這也會帶來環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，比如生產(chǎn)純二氧化碳來碳酸飲料，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為乙烯和塑料制造中使用的其他化學(xué)品。
"它不僅實(shí)現(xiàn)了生物廢料利用的多樣化，還能清潔生產(chǎn)氫氣以外的不同化學(xué)物質(zhì)，"論文共同第一作者、美國加州大學(xué)伯克利分校（UIC）畢業(yè)生尼希坦-卡尼（Nishithan Kani）說。"這種廉價(jià)的制氫方式可以讓農(nóng)民自給自足地滿足他們的能源需求，或者創(chuàng)造新的收入來源"。
作者： 來源：cnBeta.COM 責(zé)任編輯：jianping
氫基燃料是最有前途的清潔能源之一。但生產(chǎn)純氫氣是一個能源密集型過程，通常需要煤或天然氣以及大量電力。
在《細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)》（Cell ReportsPhysical Science）雜志的一篇論文中，由 UIC 工程師 Meenesh Singh 領(lǐng)導(dǎo)的一個多機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)揭示了綠色制氫的新工藝。
這種方法利用一種名為生物炭的富碳物質(zhì)來減少將水轉(zhuǎn)化為氫氣所需的電量。通過使用太陽能或風(fēng)能等可再生能源，并將副產(chǎn)品用于其他用途，該工藝可將溫室氣體排放量降至凈零。
化學(xué)工程系副教授辛格說："我們是第一個證明可以利用生物物質(zhì)在幾分之一伏特的條件下生產(chǎn)氫氣的小組。這是一項(xiàng)變革性技術(shù)。"
用于制造清潔氫氣的生物炭。資料來源：enny Fontaine/ UIC
電解是將水分離成氫和氧的過程，需要電流。在工業(yè)規(guī)模上，通常需要化石燃料來產(chǎn)生這種電力。
最近，科學(xué)家們通過在反應(yīng)中引入碳源，降低了水分裂所需的電壓。但這一過程也要使用煤或昂貴的化學(xué)品，并釋放出二氧化碳作為副產(chǎn)品。
辛格及其同事對這一工藝進(jìn)行了改進(jìn)，改用普通廢品中的生物質(zhì)。通過將硫酸與農(nóng)業(yè)廢棄物、動物糞便或污水混合，他們制造出一種名為生物炭的泥漿狀物質(zhì)，這種物質(zhì)富含碳。
研究小組試驗(yàn)了由甘蔗皮、大麻廢料、廢紙和牛糞制成的不同種類的生物炭。加入電解室后，所有五種生物炭都降低了將水轉(zhuǎn)化為氫氣所需的功率。其中表現(xiàn)最好的是牛糞，可將所需電力降低六倍，約為五分之一伏特。
伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校副教授 Meenesh Singh（右）和博士后研究員 Rohit Chauhan 在 Singh 的實(shí)驗(yàn)室工作。圖片來源：Jenny Fontaine/ UIC
由于對能量的要求很低，研究人員可以用一個標(biāo)準(zhǔn)硅太陽能電池在 0.5 伏電壓下產(chǎn)生大約 15 毫安的電流為反應(yīng)提供能量。這還不及一節(jié) AA 電池產(chǎn)生的電量。
辛格實(shí)驗(yàn)室的合著者和博士后學(xué)者羅希特-喬漢（Rohit Chauhan）說："它的效率非常高，生物炭和太陽能幾乎有 35% 轉(zhuǎn)化為氫氣。這些數(shù)字創(chuàng)下了世界紀(jì)錄；這是任何人展示過的最高數(shù)字。"
要使這一過程實(shí)現(xiàn)凈零排放，就必須捕獲反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳。但辛格說，這也會帶來環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，比如生產(chǎn)純二氧化碳來碳酸飲料，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為乙烯和塑料制造中使用的其他化學(xué)品。
"它不僅實(shí)現(xiàn)了生物廢料利用的多樣化，還能清潔生產(chǎn)氫氣以外的不同化學(xué)物質(zhì)，"論文共同第一作者、美國加州大學(xué)伯克利分校（UIC）畢業(yè)生尼希坦-卡尼（Nishithan Kani）說。"這種廉價(jià)的制氫方式可以讓農(nóng)民自給自足地滿足他們的能源需求，或者創(chuàng)造新的收入來源"。
作者： 來源：cnBeta.COM 責(zé)任編輯：jianping
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