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氣和氫氣的催化劑。” “氫立即被轉(zhuǎn)化為質(zhì)子，然后被電驅(qū)動穿過我們電化學(xué)電池中的質(zhì)子傳導(dǎo)膜。通過不斷地抽出氫，我們推動反應(yīng)進一步進行。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，超出了氨分解催化劑單獨可以完成的能力。”

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

海爾說：“電池驅(qū)動的汽車很棒，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)對氫氣燃料電池的興趣也越來越高。”

多年來，Haile和她的團隊在燃料電池領(lǐng)域取得了重大進展。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。這項新技術(shù)在《焦耳》雜志的-新出版物中進行了概述，是實現(xiàn)*，氫燃料經(jīng)濟的重要一步。

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，因為氨比氫更容易液化，因此更易于儲存和運輸。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輸基礎(chǔ)設(shè)施。” “運輸氫氣既困難又昂貴，但是已經(jīng)有一個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。

在這項研究中，Haile及其研究小組報告說，他們能夠使用可再生電力而不是化石燃料熱能來進行氨到氫的轉(zhuǎn)化，因為該過程的溫度遠低于傳統(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，因為提供給設(shè)備的所有電流都直接產(chǎn)生氫，而不會造成任何寄生反應(yīng)。另外一個優(yōu)點是，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行高密度存儲。

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*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，而不會失去電荷。氫是一種清潔燃料，當在燃料電池中消耗時，會產(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。