迄今,工业电解水制氢技术已很成熟,只不过需要耗费电能和为加快反应、提高制氢效率而使用贵重金属作为催化剂。采用来源于清洁可再生的风能、太阳能等电力而电解水和应用资源更丰富、成本更低的催化剂,是当前国际上电解水制氢技术的明显发展趋势。据有关资料介绍,为迎接氢燃料电池汽车较广泛应用热潮的到来,日本正在兴建的加氢站,如果氢是产自日本国内,则政府原则上要求是经清洁的、可持续的途径获取;西欧各主要国家的情况亦大致如此。
在研究开发高效廉价电解水催化技术方面,加拿大、美国等已取得实质性进展。据称,加拿大卡尔加里大学研发了一种类似于铁锈的普通金属化合物作为电解水的催化剂,其成本仅为传统的贵重金属催化剂的千分之几,而电解水制氢效率则高达70%~90%。为转化该项研究成果,相关研究团队还专门成立了“水火燃料公司”(见2013年5月13日《科技日报》)。由美国国家科学基金会和美国能源部资助的宾夕法尼亚大学有关研究机构,最近研制成功一种由矿藏储量丰富且廉价的磷和镍构成的磷化镍纳米粒子,作为电解水制氢的催化剂,可使制氢反应加快,效率提高,让更经济地获取清洁的氢能成为可能(见2013年6月17日《科技日报》)。与此相类似,美国能源部布鲁克海文国家实验室研发出一种新的纳米片状结构镍钼氮化物催化剂,性能优异,价格低廉,可替代铂金属催化剂而用于电解水制氢(见2012年5月18日《科技日报》)。此外,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室近期也开发出一种所谓“一举三得”的电解海水新技术,既能吸收大气中的二氧化碳,又能制取氢燃料,同时,化学反应过程中产生的碱性物质,还能抵消海洋酸化(见2013年6月1日《科技日报》)。(www.daowen.com)
据称,澳大利亚有关科学家近期也发明了一种新型电极,可低成本、高效电解水,有望用于大规模制氢,以获取清洁燃料。该技术采用一种价格低廉、有特殊涂层的泡沫状多孔材料,能使电解水产生的氧气快速逸散,从而更有效地制取和收集氢气。在这项研究中,有关科学家采用市场上常见的泡沫镍,以一种活性很高的镍铁催化剂对其进行电镀,制成电极。泡沫镍材料内部充满了微孔,超薄的镍铁复合物镀层里也有很多微孔,使得电极的表面积很大,有利于电解过程中生成的氢气释放和逸散,从而可提高制氢效率(见2015年3月21日《科技日报》)。德国柏林赫尔姆茨太阳能燃料研究所应用特殊纳米材料,可使太阳能转化为电能的效率达到80%。通常,太阳能的能源转换效率较低,难以满足电解水的需要。而该所为此开发出一种纳米电极,大大提高了太阳能转换为电能的效率,从而提高了电解水的制氢能力。该所表示,在进一步完善优化此项新技术后,将与一家企业合作,进行成果转化(见2015年5月26日《科技日报》)。
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