
取之不盡的海水(圖片來自網絡)
海水是地球上最豐富的資源。韓國的研究團隊成功研發出“陰離子交換膜海水電解技術”,利用這項技術,能夠直接把海水電解后生產出高純度氫氣,而且成本低廉。
“陰離子交換膜海水電解技術”的核心是“高選擇性氧化反應控制技術”和“氯化反應抑制技術”。韓國材料研究院(KIMS)15日宣布,該院的能源電子材料研究室的崔承穆(???)和李志勛(???)博士的研究團隊,成功突破了這兩項技術。
韓國材料研究院參與研發工作的崔承穆博士、樸有世博士、李周英博士(左起)(圖片來自網絡)
雖然通過電解技術提取氫,符合綠色環保的理念,但是傳統的“陰離子交換膜水電解法”則是使用鉑等貴金屬制造催化電極,而且必須使用純凈水。從而提高了氫氣的生產單價,無法進行商業化運作。
研究團隊放棄了對于貴金屬電極的選擇,而是把含鎳的二維納米晶狀氫氧化鐵(FeOOH)催化劑,直接鍍在電極表面,制作出一種‘催化一體式電極’。通過這個方法,降低了氧化反應時的過載電壓和傳質阻力,使電極適應于陰離子交換膜的水電解,并使其達到最佳狀態;通過抑制氯化反應,保證了較高的制氫效率。
陰離子交換膜海水電解技術說明圖解 (圖片來自網絡)
一般情況下,直接電解海水生產氫氣時,雖然在還原電極上可以得到氫氣。但在另一端的氧化電極上,海水中的氯離子被氧化,產生所謂的“氯化反應”;再就是水被氧化會產生氧氣,形成所謂的“氧化反應”。這兩項反應在電解海水時會競相發生。 這時候,發生氯化反應的電極表面,局部地形成酸性環境,這就是必須使用貴金屬作為電極材料的原因所在。
研究團隊通過控制海水的 pH值來抑制氯化反應,使用他們研發的高活性催化劑降低過載電壓,使氧化反應得到控制。
比爾.蓋茨訂購的一艘氫動力游艇 (圖片來自網絡)
這種不使用貴金屬的陰離子交換膜海水電解技術,開拓了使用海水廉價生產高純度氫氣的道路。如果與海上風力發電站聯合起來生產“綠氫”,從海上就可以直接給氫動力船舶加注燃料。從新技術中可以創造出新的商業模式。
這一研究成果被選為國際學術雜志---英國皇家化學會(RSC)的“材料化學(Journal of Materials Chemistry A)”3月3日的封面論文。
英國皇家化學會學術雜志《Journal of Materials Chemistry A》的封面刊登了這一研究成果 (圖片來自網絡)