如何直接从海水中制造氢气无需脱盐

研究人员已经开发出一种更便宜、更节能的方法来直接从海水中制氢，这是迈向真正可行的绿色氢产业的关键一步。

RMIT 大学研究人员的新方法将海水直接分解为氢气和氧气——无需海水淡化及其相关成本、能源消耗和碳排放。

长期以来，氢气一直被吹捧为一种清洁的未来燃料和应对关键能源挑战的潜在解决方案，尤其是对于制造业、航空业和航运业等难以脱碳的行业。

目前世界上几乎所有的氢气都来自化石燃料，其生产每年产生约 8.3 亿吨二氧化碳*，相当于英国和印度尼西亚每年排放量的总和。

但是，通过分解水制成的无排放“绿色”氢气非常昂贵，以至于它在商业上基本上不可行，仅占全球氢气总产量的 1%。

首席研究员、皇家墨尔本理工大学副校长高级研究员 Nasir Mahmood 博士表示，绿色制氢过程既昂贵又依赖淡水或淡化水。

“我们知道氢气作为一种清洁能源具有巨大的潜力，特别是对于许多不能轻易转换为由可再生能源提供动力的行业而言，”马哈茂德说。

“但要真正实现可持续发展，我们使用的氢气在整个生产生命周期中必须 100% 不含碳，并且不得消耗世界宝贵的淡水储备。

“我们直接从海水中生产氢气的方法简单、可扩展，而且比目前市场上任何绿色氢气方法都更具成本效益。

“随着进一步的发展，我们希望这能推动澳大利亚建立一个繁荣的绿色氢产业。”

该新方法已提交临时专利申请，该方法在 Wiley 期刊Small上发表的实验室规模研究中有详细说明。

分裂差异：海水的催化剂

为了制造绿色氢气，使用电解槽向水中输送电流，将其分解成氢和氧的组成元素。

这些电解槽目前使用昂贵的催化剂并消耗大量能源和水——制造一公斤氢气可能需要大约九升。它们还会产生有毒物质：不是二氧化碳，而是氯气。

“使用海水的最大障碍是氯，它可以作为副产品生产。如果我们在不首先解决这个问题的情况下满足世界对氢的需求，我们每年将生产 2.4 亿吨氯——这是世界对氯的需求的三到四倍。用可能以不同方式破坏我们环境的氢气生产来替代化石燃料制造的氢气是没有意义的，”马哈茂德说。

“我们的工艺不仅不排放二氧化碳，而且不产生氯气。”

RMIT 清洁能源与环境多学科材料 (MC2E) 研究小组的一个团队设计的新方法使用了一种特殊类型的催化剂，专门用于处理海水。

该研究与博士候选人 Suraj Loomba 合作，专注于生产高效、稳定的催化剂，这些催化剂可以经济高效地制造。

“这些新催化剂运行时消耗的能量非常少，可以在室温下使用，”马哈茂德说。

“虽然已经开发了其他用于海水分解的实验催化剂，但它们很复杂且难以扩展。

“我们的方法侧重于通过一种简单的方法改变催化剂的内部化学性质，这使得它们相对容易大规模生产，因此可以很容易地在工业规模上合成，”Loomba 说。

Mahmood 表示，该技术有望显着降低电解槽的成本——足以满足澳大利亚政府将绿色氢气生产成本降低至每公斤 2 美元的目标，从而使其与化石燃料氢气相竞争。

RMIT 的研究人员正在与行业合作伙伴合作开发这项技术的各个方面。

研究的下一阶段是开发原型电解槽，该电解槽结合一系列催化剂以产生大量氢气。

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