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氢能社会
利用太阳能储氢的简单方法
时间:2019-10-15   访问量:125  【打印此页】  【关闭

据国外媒体网报道:可逆储氢方法利用太阳能将储存在环己烷上的氢原子释放出来,同时环己烷分子转化成苯。太阳能的利用避免了高温下释放氢。

通过太阳能在苯环上可逆的吸收释放氢原子,科学家已经发现了一种潜在可以大规模应用的简单高效吸收、储存和释放氢原子的方法。作为氢载体的储氢问题是目前阻止氢的发展的最大挑战之一,科学家希望这种方法能安全、经济地解决此问题。

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由麦吉尔大学的李朝军教授和米泽田副教授领导的科学家在美国化学学会最新的一期杂志上发表了一篇新的储氢方法的论文。

据介绍,氢具有很高的质量能量密度,但是体积能量密度很低。它的质量能量密度至少是其他化学燃料的三倍,因此氢是一个有吸引力的能源载体。然而,由于其体积能量密度在常压环境条件下很低,导致很难在小空间储存大量的氢。为了克服这个缺点,氢气一般储存在高压低温条件下,但是这种方法存在自身的不足。

论文中展示的储氢方法在常压下将氢储存在充足、便宜、轻的有机物中。科学家证明了

碳原子在加氢过程中可以加到苯环上形成环己烷,环己烷充当载体的作用。在逆过程中,当氢原子被移走时环己烷释放出六个氢原子,可以在储能装置及其他领域中使用。

这种将氢原子储存在有机物中并非是新方法,但是目前的方法在放氢过程中需要在高温下进行。

由于在高温下进行反应不符合实际应用,在这里,科学家展示了利用太阳能在常温下驱动放氢过程的发生。这个过程需要以铂为基体的纳米材料作为光催化剂。铂纳米材料吸收了光子之后立刻捐献出自己的光激发电子给环己烷,断开碳氢键,释放出氢原子无需提高温度。

实验显示出光驱动的放氢过程,几秒钟 有99%的环己烷转化成苯环,而且量子效率有6.0%高于目前最高性能的电解水装置在没有附加电压下的效率。开始储氢过程的时候,科学家仅仅移开光源使氢原子与苯环接触,97%的苯环转化成了环己烷,而且此循环可以重复。

科学家认为这种方法更适用于固定设备,例如储存运输由风力涡轮机、水的电解、水的分解或者包括风能核能等其他可替代能源产生的能量,而不是汽车,因为需要太阳光释放氢气。

考虑到下一步的发展,麦吉尔大学已经就此项技术签署了专利。下一步,科学家们计划通过减少光催化剂里的铂用量及廉价替代品来改善储氢方法。

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