墨尔本大学的研究人员建造了从空气中产生氢气的装置

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一组研究人员在墨尔本大学已经开发出一种直接从空气中产生氢气的方法，消除了对淡水资源的依赖，为无碳未来提供了一个新的方向。

绿色氢被认为是终极清洁能源，因为燃烧氢不像化石燃料那样释放二氧化碳或其他温室气体。此外，绿色氢气使用可再生能源——太阳能、风能、地热或潮汐。氢气还可以储存可再生能源产生的电力，并通过提供持续的电力供应作为可再生能源的补充。

该研究团队成功开发了一种不消耗淡水资源就能产生氢气的装置的工作原型。该技术被称为直接空气电解槽(DAE)，其工作原理是在经过标准电解过程之前直接从空气中排水。

首席研究员李刚(Kevin Gang Li)在考虑供水对制氢的挑战时产生了这个想法。

通过电解水生产氢需要非常清洁的水，而水是稀缺的。虽然净化工艺是可行的，但它们增加了整体生产的复杂性和成本。根据2021年联合国水资源报告，约23亿人生活在水资源紧张的国家。此外，工业发电厂、农业和其他行业消耗大量的水。

“我们看到一个没有地下水的地区，认为它不适合生产氢气。但空气中总是有充足的淡水，”李刚说。“即使是属于沙漠的艾丽斯斯普林斯(澳大利亚的一个小镇)，相对湿度也在20%左右。这足以让我们在现场使用可再生能源生产氢气。”

什么是直接空气电解槽?

这似乎是第一份直接从空气中产生纯氢的报告，该装置在暴露于空气中时产生氢气。与使用液态水的电解槽不同的是，该装置使用的是空气。

像其他电解槽一样，DAE是由一组金属板构成的——电极——为水分解过程提供电流。创新之处在于平板之间的多孔介质，用化学吸湿离子溶液浸泡，可以自发地从空气中吸收水分。这项发明的核心是这种材料可以从空气中吸收水分子。一旦从空气中提取出来，它就会变成液体，并准备好电解。

可能性与DAE

这项创新将氢气生产与世界淡水资源的限制脱钩。它提供了经济和环境效益，并打开了巨大的潜在应用，其中纯氢可以在地球上任何地方产生。

“可再生能源仍然可以在白天使用，但DAE可以将部分太阳能转换为可存储的氢气，以实现电力的持续供应，从而消除对化石燃料的任何依赖，”李说。

在高碳产业的背景下，DAE可以通过将该技术与目前用于降低排放的太阳能和其他可再生能源相结合，提供完全脱碳。创新提供的另一个大规模机会是将技术与现有系统集成，以进一步降低排放。例如，如果它与天然气电网配对，或促进绿色氢气生产。能源公司可以将其嵌入现有的太阳能发电厂，生产可持续的氢气供全球出口。

然而，DAE并不打算完全取代传统的制氢模式，相反，它是一种“完美的补充”。据信，该设备可以轻松升级，并与可再生能源相结合。它可以在相对湿度低至4%的条件下连续生产高纯氢气，在技术和结构上都是可行的，且维护成本低。

一个研究小组来自印度科学研究所，已经找到了一种方法提取绿色生物质氢，可再生能源。第一步，在使用氧气和蒸汽的新型反应堆中，生物质被转化为合成气——一种富含氢的燃料气体混合物。在第二步中，使用国产低压气体分离装置从合成气中产生纯氢。

政府智库NITI Aayog与落基山研究所(RMI)合作的最近一份报告显示，规定印度成为全球绿色氢能源中心的十种途径。