科学家们找到一个简单的方法,在室温下分解水来产生氢气

只要科学家能够找出既实际又便宜、且不需要化石燃料的方法来产生氢气的话,那么氢燃料有望在未来成为干净且大量的能源来源。 一项新研究提供了我们另一个往该方向前进的潜力步骤,前提是我们能够利用消费后(post-consumer)铝与镓的现存供给。

崭新突破

在新研究当中,科学家描述了一个相对简单的方法,牵涉到铝的纳米粒子参与其中。 铝的纳米粒子能够从水分子中脱掉氧,只留下氢气体。

这个过程会产生大量的氢气,而且全部都能够在室温下进行。 这移除了氢燃料生产上最大的障碍,那就是:若使用现存的方法,需要大量的能量。

这项技术也能够与任何种类的水一起运作,这包括废水与海洋水。

加利福尼亚大学圣塔克鲁兹分校(University of California, Santa Cruz,UCSC)的材料科学家史考特·奥利佛教授说:「我们不需要输入任何能量,就能够让氢气疯狂的产生。 我从来没有看过任何像这样的东西。」

材料与优点

这项制程的关键在于使用镓金属,让与水的反应能够持续下去。 我们已经熟知这个铝-镓-水的反应数十年了,但在此,研究团队以几个特定的方式,来最大化并增强反应。

在扫描式电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)与 X 光绕射技术的帮忙下,研究人员们能够找出,以最大效率产出氢的最佳铝镓混合比例,是 3:1 的镓-铝复合材料。

这个镓较丰富的合金进行两种职务,第一是移除铝的氧化镀层(通常会阻挡与水的反应),另一个是产生铝纳米粒子,可以让反应更快。

UCSC 的有机化学教授巴克坦·辛加拉姆(Bakthan Singaram)说:「镓会分开纳米粒子,并避免它们团聚成较大颗的粒子。 过去,人们努力在产生铝纳米粒子; 而现在,我们在正常大气压力与室温条件下,就能产生它们。」

研究人员报道说,混合方法并不复杂,且当保存于环己烷中来保护复合材料避免湿气时,此复合材料能贮存至少三个月,否则湿气会降低其有效性。

比起镓,铝比较容易取得,因为铝可以从消费后材料取得,例如丢弃的铝罐与铝箔。 镓更贵、且量没那么丰富,但是在这项制程中,它至少可以回收并重复使用多次,而不会失去其有效性。

未来努力

仍然有很多需要做的研究,尤其是须确定其能够从实验室装置,扩大规模到能够被使用于工业规模上。 然而,初期的迹象显示,这是另一个具有很大潜力,来产生氢燃料的方法。

研究人员在他们论文中作结:「整体来说,富含镓的镓铝混合物,能够在没有输入能量、材料操控、以及调整 pH 值下,在室温生产大量的氢。」

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Kevin King

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