制氢的最佳方法:技术与应用
氢气产生的不同方法有很多种,具体取决于来源物质、最终产品是纯氢气还是某种氢化合物,以及其预期用途。为火箭或压缩液体燃料电池汽车生产氢燃料可以通过相对简单且众所周知的电解过程来完成,即通过电流将水分解成带电的氧和氢原子。使用水基介质产生氢气的其他形式包括使用氨硼烷进行水解,以及改进的热化学热解,其中在核反应堆中引入硫碘以产生氢气,然后保留硫碘化合物以供进一步使用。
发电的固体氧化物燃料电池(SOFC)是另一种替代能源选择,它在过程中既使用又产生氢化合物,不需要液态水。它们的工作原理类似于电池,只不过它们的输入可以是天然气并输出二氧化碳和电力。固体燃料电池存在许多变化,大多数涉及高温和某种昂贵的重金属(如铂)的使用。一种新型氢燃料电池使用水,并用一种便宜得多的钼化合物金属代替铂,比使用铂便宜 70 倍,同时能够使用海水运行。
大量产生氢气的速度慢得多的方法包括使用生物过程,例如发酵和黑暗发酵,其不需要光的存在来操作。微生物反应,称为电氢发生,可以从废水中产生氢气。利用藻类等植物产生氢气的技术也在开发中。 2005年,美国国家可再生能源实验室(NREL)的藻类研究人员预计,他们的制氢项目将把成本降低到每公斤2.80美元(USD),使其与汽油竞争。
另一种产生氢气的新方法是使用太阳能电池电力。太阳能聚光电池将电能输送至在超过 2,012 华氏度(1,100 摄氏度)的高温下运行的固体氧化物。预计 50% 的太阳能将转化为等值的氢能。目前正在针对氢气发电进行研究,因为成本可能低至每瓦 0.85 美元 (USD),这与风力发电系统的效率相当。氢气发电可以通过许多低成本、低技术或高成本、高科技手段来实现,目前的研究使其成为当今而不是遥远的未来的实用替代能源。
About Mechanics 致力于提供准确且值得信赖的信息。我们精心选择信誉良好的来源,并采用严格的事实核查流程来维持最高标准。要了解更多关于我们对准确性的承诺,请阅读我们的编辑流程。
工业设备