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新的研究表明，從天然氣、沼氣和氨中提取氫氣的方法具有卓越的能源效率，這將使氫氣有能力與直接電氣化展開競爭。

CoorsTek，世界領(lǐng)先的工程陶瓷制造商，宣布來自CoorsTek膜科學(xué)公司的一個(gè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)，與國際研究伙伴合作，成功地使用陶瓷膜技術(shù)開發(fā)了一種可伸縮的氫氣發(fā)生器，可以從電力和燃料中提取氫氣，而能量損失接近零。

今天發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的報(bào)告為氫在燃料電池汽車和其他清潔能源價(jià)值鏈中的應(yīng)用帶來了希望。

CoorsTek膜科學(xué)的化學(xué)工程師、奧斯陸大學(xué)博士候選人Irene Yuste說道：

“能源效率是未來氫作為清潔燃料的關(guān)鍵。”

“我們的工作表明，質(zhì)子膜可以有效地從氨、天然氣和沼氣中制造氫氣，因此氫燃料電池汽車的碳足跡將比從電網(wǎng)充電的電動(dòng)汽車更低。”

質(zhì)子陶瓷膜是電化學(xué)的能量轉(zhuǎn)換器，就像電池和燃料電池一樣。它們的工作原理是首先分解含氫分子，如水或甲烷，然后進(jìn)一步將氫原子分解成質(zhì)子和電子。

質(zhì)子通過固體陶瓷膜傳輸，而電子通過連接電源的金屬導(dǎo)體分別傳輸。當(dāng)質(zhì)子和電子在陶瓷膜的另一邊重新組合時(shí)，純氫就會(huì)以壓縮氣體的形式產(chǎn)生。

西班牙Tecnología Química研究所教授、《科學(xué)》雜志這篇報(bào)告的合著者Jose Serra說：

“當(dāng)能量從一種形式轉(zhuǎn)變成另一種形式時(shí)，就會(huì)有能量損失。”

“有了我們的質(zhì)子陶瓷膜，我們可以將天然氣和氨等傳統(tǒng)燃料制氫的不同步驟結(jié)合到一起，電化學(xué)氣體分離為催化制氫提供熱量。其結(jié)果是一個(gè)熱平衡過程，使氫的能量損失接近于零。”

質(zhì)子陶瓷膜已經(jīng)在大學(xué)和企業(yè)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了30年，數(shù)千名科學(xué)家為漸進(jìn)式改進(jìn)做出了貢獻(xiàn)。

今天的新聞是，質(zhì)子陶瓷膜技術(shù)首次在實(shí)際規(guī)模上被證明可以為燃料電池汽車和其他清潔能源部署制造氫氣。

最近在擴(kuò)大規(guī)模方面取得突破的關(guān)鍵是CoorsTek Membrane Sciences開發(fā)的一種新型材料，該材料由玻璃陶瓷和金屬顆粒結(jié)合成一種復(fù)合材料，在制造過程中可以像玻璃一樣成型，具有陶瓷的高溫穩(wěn)健性，和金屬的電子導(dǎo)電性。

CoorsTek膜科學(xué)公司董事總經(jīng)理Per Vestre表示：

“我們的陶瓷膜技術(shù)是由小電池單元組成的，這些電池被連接到堆棧中，然后進(jìn)一步組合成更大的模塊。”

“這一技術(shù)的模塊化性質(zhì)，使其可以從小型氫氣發(fā)生器開始，隨著氫氣需求的增加，通過增加新的模塊來擴(kuò)大規(guī)模。”

質(zhì)子陶瓷膜可以使用天然氣、沼氣或氨，提供了一個(gè)燃料柔性的氫氣生產(chǎn)平臺(tái)。

當(dāng)碳?xì)浠衔锉挥米魅剂蠒r(shí)，這種膜直接將副產(chǎn)品二氧化碳以濃縮流的形式輸送，這種濃縮流可以很容易地液化，以成本低廉的方式運(yùn)輸或儲(chǔ)存，這樣就不會(huì)有碳被釋放到大氣中。

發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的這份報(bào)告的作者包括來自CoorsTek膜科學(xué)、挪威奧斯陸大學(xué)和SINTEF研究所以及西班牙瓦倫西亞的Tecnología Química研究所的科學(xué)家和工程師。

這項(xiàng)工作得到了來自領(lǐng)先能源公司的技術(shù)專家和財(cái)政資源的進(jìn)一步支持，包括沙特阿美、ENGIE、Equinor、?？松梨?、殼牌和道達(dá)爾能源。正在進(jìn)行的開發(fā)項(xiàng)目的下一步是在沙特阿拉伯達(dá)蘭的沙特阿美總部安裝一個(gè)氫發(fā)生器試點(diǎn)工廠。

挪威負(fù)責(zé)碳捕獲、存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)膰衅髽I(yè)Gassnova通過其CLIMIT項(xiàng)目，挪威研究委員會(huì)通過其NANO2021項(xiàng)目也為這項(xiàng)工作提供了資金。

原標(biāo)題：突破性質(zhì)子陶瓷膜可用于氨、天然氣或沼氣的高效制氫