技术突破可以使氨的无缝转化为绿色氢气

时间：2021-12-01 08:52:05 来源：

研究人员利用可再生电力进行广泛的，分布的氢燃料生产。

西北大学研究人员开发了一种高效，环保的方法，将氨变成氢气。在演示中概述的公布中概述，新技术是前进的零污染，氢气燃料经济。

使用氨作为氢递送载体的想法近年来捕获，因为氨比氢更容易液化，因此更容易存储和运输。西北的技术突破克服了来自氨的清洁氢的几个现有障碍。

“氢燃料电池的甘蔗已经缺乏交付基础设施，”研究的潜在研究。“运输氢气困难且昂贵，但已经存在了广泛的氨递送系统。有管道。我们为世界各地提供了许多氨的肥料。如果您给我们氨，我们开发的电化学系统可以将该氨转化为燃料细胞准备就绪，在任何规模上清洁氢气。“

Haile是沃尔特P.墨菲材料科学与工程教授，西北斯蒙卡里克工程学院，应用物理和化学等额外约会。她也是西北大学大学的联合主任。

在研究中，HaIle和她的研究团队报告他们能够使用可再生电力而不是化石燃料的热能进行氨 - 氢转换，因为该过程比传统方法更低的温度（250摄氏度而不是500到600摄氏度）。其次，新技术产生纯氢，不需要与任何未反应的氨或其他产品分离。第三，该过程是有效的，因为提供给装置的所有电流直接产生氢气，而不会对寄生反应进行任何损失。作为一个额外的优点，因为产生的氢是纯度，它可以通过简单地升高电力直接对高密度储存加压。

为了实现转换，研究人员用质子导电膜构建了独特的电化学电池，并用氨分裂催化剂整合。

“氨首先遇到将其分成氮气和氢气的催化剂，”HaIle说。“氢立即被转化为质子，然后在我们的电化学电池中通过质子导电膜电动驱动。通过不断地脱离氢气，我们将反应进一步进一步，而不是其。这被称为Le Chatelier的原则。通过去除氨分裂反应的产品之一 - 即氢气 - 我们将反应推向前方，超出氨分裂催化剂可以单独做的。“

然后可以在燃料电池中使用从氨分裂产生的氢。像电池一样，燃料电池通过转换通过化学反应产生的能量来产生电力。与电池不同，只要提供燃料，燃料电池就会产生电力，从未丢失其充电。氢是一种清洁燃料，当在燃料电池中消耗时，产生水作为其唯一副产物。这与化石燃料形成鲜明对比，这些化石燃料产生气候变化的温室气体，如二氧化碳，甲烷和氧化亚氮。

Haile预测新技术可能在交通部门尤其变革。2018年，根据环境保护局的数据，汽车，卡车，火车，船舶，飞机和其他车辆的运动，卡车，火车，船舶，飞机和其他车辆的运动占28％的温室气体排放量。

“电池供电的车辆很棒，但肯定存在一个范围和材料供应的问题，”海拉说。“将氨转换为氢气现场，以分布式方式允许您驾驶到加油站并为您的汽车进行加压氢气。对于航空工业的氢燃料电池也是日益增长的兴趣，因为电池如此沉重。“

多年来，海尔和她的团队在燃料电池领域进行了重大进展。作为他们工作的下一步，他们正在探索以环保方式生产氨的新方法。

参考：“固体酸电化学电池为氨的氢气生产”由Dae-kwang LIM，奥斯汀B. Plymill，Haemin Paik，Xin Qian，Strahinja Zecevic，Calum R.i.Chisholm和Sossina M. Haile，2020年11月3日，joule.doi：
10.1016 / J.Joule.2020.10.006

该研究得到了美国先进的研究项目 - 能源（ARPA-E）在美国能源部（奖项DE-AR00813）和国家科学基金会（Grantsnsf ECCS-1542205和NSF DMR-1720139）的支持。

其他作者包括SafCell，这家位于加利福尼亚州的能源启动公司的研究人员。

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