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科学家利用光合作用原理研发出造氢新方法

科普小知识2021-10-11 19:46:18
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北京时间5月30日,据国外媒体报道,科学家们利用光合作用原理开发了一种新的制氢方法。这一重大突破为全球能源问题提供了一个潜在的解决方案。

这些研究人员说,这项先进的技术可能有助于挖掘氢作为一种清洁、廉价和可靠的能源的潜力。与化石燃料不同,氢燃烧产生能量时不产生排放。此外,它也是地球上最丰富的元素。水分解产生氢和氧。几十年来,科学家们一直在寻找在不同时间提取这些元素的新方法。这种方法不仅更有效,而且可以降低爆炸的危险。

格拉斯哥大学的科学家在15日发表在《自然-化学》杂志上的一篇论文中概述了他们是如何复制植物在不同时间和不同物理位置通过太阳能将水分子分解成氢和氧的。专家们预示着这一“重要”发现将于14日到来,称它可能使氢成为一种更可行的绿色能源。

瑞士洛桑联邦理工学院无机合成与催化实验室主任胡锡乐教授说:“这项研究为电解法分离氢氧的原理提供了重要的证据,非常有创意。当然,需要进一步的研究来改善系统、能源效率和寿命。但这项研究给了我们对未来的希望,并可能帮助我们以更低的成本储存绿色能源。”到目前为止,科学家已经通过电解分离出氢和氧原子。电解的原理是让电流通过水,水不能消耗能量,而且有爆炸的危险,因为氢和氧是同时分离的。

然而,在格拉斯哥大学开发的新电解方法中,氢和氧在不同时间通过研究人员称之为“电子耦合质子缓冲液”从水中分离出来。当电流通过水时,这有助于收集和储存氢。这样,首先只释放氧气,然后在适当的时候释放氢气。纯氢不会自然产生,所以应该用能量来制造它。这种新的电解方法耗时更长,但更安全,每分钟消耗的能量更少,使得从电流所需的可再生能源中分离氢变得更容易。

该研究的作者之一马克·斯迈思博士说:“我们开发的新系统适合工业规模的氢气生产,可能比目前的氢气生产方法更便宜、更安全。目前,工业上的大多数制氢方法都依赖于化石燃料的改进,但如果我们利用太阳能、风能或波浪能提供动力,我们就能生产出几乎完全清洁的能源。”

参与这项研究的另一位科学家李-克罗宁教授说:“现有的天然气基础设施可以将天然气输送到全国各地,也可以很容易地将氢气输送到指定地点。如果氢是通过更便宜、更有效的分离过程从可再生资源中生产出来的,整个国家就可以用氢代替甲烷来为家庭发电。这也将使我们能够大幅减少该国的碳足迹。”

加州理工学院的绿色能源专家和化学教授内森·刘易斯说:“这似乎是一个令人担忧的科学证明。它可以解决一个与水电解有关的难题。水电解仍然是一种昂贵的制氢方法。阅读更多关于外国媒体的报道