紐卡斯?fàn)柟倬W(wǎng)
氫是一種非常有用的燃料，可用于工業(yè)以及氫動(dòng)力汽車。盡管氫是地球上最豐富的元素，卻很難捕獲和提純，相關(guān)過程能耗多，而且不環(huán)保。據(jù)外媒報(bào)道，英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，首次研發(fā)出熱力學(xué)可逆的氫化學(xué)反應(yīng)器。
這一新型氫氣發(fā)生器通過固態(tài)氧儲(chǔ)層，在反應(yīng)氣流之間傳輸氧氣，避免反應(yīng)氣體混合。該儲(chǔ)層與反應(yīng)氣流保持接近平衡的狀態(tài)，當(dāng)反應(yīng)氣流沿著反應(yīng)軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，能夠保留對(duì)其所處環(huán)境的“化學(xué)記憶”。其結(jié)果是，氫以純產(chǎn)品流的形式產(chǎn)生，無需對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行昂貴的分離。
紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)化學(xué)工程教授、主要研究人員Ian Metcalfe教授說：“化學(xué)變化通常是通過多種反應(yīng)物混合并加熱的反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。但這一過程耗時(shí)耗能，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化不完全，最終的混合產(chǎn)物需要分離。有了氫記憶反應(yīng)器，我們可以生產(chǎn)出純凈的、分離的產(chǎn)品，近乎完美。”
氫是一種清潔能源，通常通過分裂水分子獲得。在熱力學(xué)上，目前的化學(xué)、機(jī)械或電氣分離方法都是不可逆的。這意味著所生產(chǎn)的氫必須從其他產(chǎn)物中分離出來，這是一個(gè)漫長低效的過程。新反應(yīng)器接近熱力學(xué)可逆操作，可以更快更有效地生產(chǎn)綠色氫。科學(xué)家稱其為“一步單元”。
水和一氧化碳反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳，碳很容易被攜帶到最終產(chǎn)品中。新反應(yīng)器阻止碳以一氧化碳或二氧化碳的形式進(jìn)入所生產(chǎn)的氫氣流中，避免產(chǎn)品受到污染。根據(jù)研究小組的設(shè)計(jì)，儲(chǔ)層的“翻轉(zhuǎn)”有點(diǎn)像開關(guān)，在系統(tǒng)中可以快速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，這樣，二氧化碳和氫氣就可以作為純產(chǎn)物在反應(yīng)器的兩端產(chǎn)生。Metcalfe教授補(bǔ)充說：“傳統(tǒng)生產(chǎn)氫的過程，需要兩個(gè)反應(yīng)器和一個(gè)分離裝置，我們的反應(yīng)器可以在一個(gè)裝置內(nèi)完成所有的步驟。除了用于生產(chǎn)氫，記憶反應(yīng)器的概念也可以應(yīng)用到其他生產(chǎn)過程中。”
科學(xué)家說，氫記憶反應(yīng)器可以徹底改變氫氣的生產(chǎn)，影響整個(gè)能源行業(yè)。
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