燃料电池可能会从水中获取氢有机物质
印第安纳州WEST LAFAYETTE - 最近在普渡大学发现了一种从水和有机物质中生产氢的新技术,该发现可以帮助加速创造可行的储氢技术。
虽然该方法尚未对大规模的经济可行性进行评估,但化学家MahdiAbu-Omar表示,它可以为燃料电池开发人员面临的几个问题提供解决方案,这些问题被视为汽车中化石燃料燃烧发动机的潜在替代品。该技术仅需要水,基于金属铼(REE-nee-um)的催化剂和称为有机硅烷的有机液体,其可以容易地进行优化和运输。
“我们已经发现了一种催化剂,可以生产出足够的氢,而不需要极低的温度或高压,这在其他生产和储存方法中经常需要,”普渡大学理学院化学副教授阿布 - 奥马尔说。“这种技术有可能导致燃料电池安全,高效,不依赖化石燃料作为能源。”
Abu-Omar的研究小组,包括Purdue的Elon A. Ison和Rex A. Corbin,今天(8月31日星期三)在化学学会杂志上发表了他们的研究结果。
氢是地球上最多的元素,一旦被隔离,就是一种清洁燃烧的燃料,既不产生温室气体也不产生有毒物质。由于氢可用于电力生产,运输和其他能源需求,许多人认为从我们的石油基因转变为“氢经济”作为全球能源问题的解决方案。但在氢可以用作燃料之前,必须从其他化石燃料中提取,然后安全地储存足够的量。如果这些问题能够得到解决,氢动力发电机(称为燃料电池)可以替代从汽车到汽车的各个内燃机。
Abu-Omar和他的同事在开始研究有机硅烷时,并没有对这些问题进行集中,有机硅是一组在实验室中略有改变的有机分子。但他说,正如科学中经常发生的那样,一个项目将研究人员带到与最初预期不同的方向。
“最初,我们关注的是找到有用的催化剂,将这些硅基流体转化为硅烷醇,这是化学工业中有价值的物质,”他说,“这是化学家们一直在做的工作,而且通常是有趣的但有时转化的副产品和你想要的一样有趣。“
Abu-Omar'steam采用了一种基于铼的化合物,这是一种在开采铜时经常获得的相对稀有的金属,并在水存在下将其添加到有机硅烷中。在一个小时的过程中,有机硅烷完全变为硅烷醇,使水和铼催化剂保持不变。但该团队还注意到混合物中有一股气体冒泡。
“它原来是纯氢气,”阿布 - 奥马尔说。“这种反应不仅可以有效地生成硅烷醇,而且还可以与水量成比例地高速生成氢气。”
Theteam估计大约7加仑的水和有机硅烷可以结合起来产生6 1/2磅的氢气,这可以为阿卡尔提供大约240英里的能量。
“当然,最重要的问题是,在为充满汽车的世界提供动力所必需的数量上创造有机硅烷燃料是否具有经济可行性,”阿布 - 奥马尔说,“截至目前,根本没有足够的需求制造更多这种液体的体积,虽然这是一个相对简单的过程,但它也不便宜。“
但是,Abu-Omar推测,生产大量的有机硅烷会降低价格,而副产品 - 硅烷醇 - 也可以回收或出售以降低总体成本。
“在今天的化学品市场上,硅烷醇比有机硅烷更贵,但如果市场上突然出现数百万加仑的硅醇,它们的价值当然也会下降,”他说。“这些是经济学家必须关注的问题,我们还有其他问题,例如这些反应是否可以在天然存在的氢源上进行。”
阿布 - 奥马尔说,随着调查的继续,这个问题可能会更加相关。
“我想这里的重点是氢气可以从水和有机物质中产生,”他说。“如果这种铼基催化剂能够对有机硅烷起作用,或许我们可以找到其他可以从垃圾中产生氢气的催化剂,或者从收获物中留下的生物质。”
他说,目前的调查结果要求对这种方法进行更仔细的审查。
“我们已经证明了最初的前提是我们可以用这种方法按需生产和储存氢气,”他说。“这是一个很好的开始,但我们需要更多地了解更大规模的经济和生态价格。”
Abu-Omar隶属于Purdue在探索公园的新能源中心。该中心将致力于开发经济和环境无害的能源,并帮助改变有关我们使用能源的方式的政策和看法。超过75名来自工程,科学,农业和文科的学科专家将为这项工作做出贡献。