如何將氨無縫轉(zhuǎn)化為綠色氫

 海爾說：“氨氣首先遇到將其分解成氮?dú)夂蜌錃獾拇呋瘎?rdquo; “氫立即被轉(zhuǎn)化為質(zhì)子，然后被電驅(qū)動(dòng)穿過我們電化學(xué)電池中的質(zhì)子傳導(dǎo)膜。通過不斷地抽出氫，我們推動(dòng)反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行。這就是勒查特利爾原理。通過除去氨分解反應(yīng)的產(chǎn)物之一，即氫氣，我們使反應(yīng)向前推進(jìn)，超出了氨分解催化劑單獨(dú)可以完成的能力。”

Haile預(yù)測，這項(xiàng)新技術(shù)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域可能會(huì)特別具有變革性。2018年，汽車，卡車，火車，輪船，飛機(jī)和其他車輛引起的人員和貨物流動(dòng)占美國溫室氣體排放量的28%，比美國任何其他經(jīng)濟(jì)部門都要多。

海爾說：“電池驅(qū)動(dòng)的汽車很棒，但范圍和材料供應(yīng)肯定存在問題。” “將氨在現(xiàn)場以分布式方式轉(zhuǎn)化為氫氣將使您能夠開車進(jìn)入加油站并為汽車獲得加壓的氫氣。由于電池太重，因此航空業(yè)對(duì)氫氣燃料電池的興趣也越來越高。”

多年來，Haile和她的團(tuán)隊(duì)在燃料電池領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展。作為工作的下一步，他們正在探索以環(huán)保方式生物試劑氨的新方法。

西北大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種高效，環(huán)保的方法，可將氨轉(zhuǎn)化為氫氣。這項(xiàng)新技術(shù)在《焦耳》雜志的-新出版物中進(jìn)行了概述，是實(shí)現(xiàn)*，氫燃料經(jīng)濟(jì)的重要一步。

近年來，使用氨作為輸送氫的載體的想法越來越受到關(guān)注，因?yàn)榘北葰涓菀滓夯?，因此更易于?chǔ)存和運(yùn)輸。美國西北航空公司的技術(shù)突破克服了現(xiàn)有的幾種由氨生物試劑清潔氫氣的障礙。

該研究的主要作者索西納·海爾說：“氫燃料電池的弊端在于缺乏運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施。” “運(yùn)輸氫氣既困難又昂貴，但是已經(jīng)有一個(gè)廣泛的氨氣輸送系統(tǒng)。它有管道。我們向*輸送大量的氨用于肥料。如果給我們氨氣，我們開發(fā)的電化學(xué)系統(tǒng)可以將其轉(zhuǎn)化為氨氣。氨到燃料電池，可在任何規(guī)模的現(xiàn)場清潔氫氣。”

Haile是西北大學(xué)麥考密克工程學(xué)院材料科學(xué)與工程系的Walter P. Murphy教授，另外還聘用了應(yīng)用物理和化學(xué)專業(yè)。她還是西北大學(xué)全校可持續(xù)發(fā)展與能源研究所的聯(lián)合主任。

在這項(xiàng)研究中，Haile及其研究小組報(bào)告說，他們能夠使用可再生電力而不是化石燃料熱能來進(jìn)行氨到氫的轉(zhuǎn)化，因?yàn)樵撨^程的溫度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)方法的溫度(250攝氏度，而不是250攝氏度)。 500到600攝氏度)。第二，新技術(shù)產(chǎn)生的純氫不需要與任何未反應(yīng)的氨或其他產(chǎn)品分離。第三，該過程是有效的，因?yàn)樘峁┙o設(shè)備的所有電流都直接產(chǎn)生氫，而不會(huì)造成任何寄生反應(yīng)。另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于產(chǎn)生的氫氣是純凈的，因此可以通過簡單地增加電功率將其直接加壓以進(jìn)行高密度存儲(chǔ)。

為了完成轉(zhuǎn)化，研究人員用質(zhì)子傳導(dǎo)膜構(gòu)建了一個(gè)*的電化學(xué)電池，并將其與氨分解催化劑整合在一起。

然后，由氨分解產(chǎn)生的氫可用于燃料電池中。像電池一樣，燃料電池通過轉(zhuǎn)換化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量來產(chǎn)生電能。與電池不同，燃料電池只要提供燃料就可以發(fā)電，而不會(huì)失去電荷。氫是一種清潔燃料，當(dāng)在燃料電池中消耗時(shí)，會(huì)產(chǎn)生水作為其唯-一的副產(chǎn)物。與之相反的是化石燃料，后者會(huì)產(chǎn)生氣候變化的溫室氣體，例如二氧化碳，甲烷和一氧化二氮。