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,世界領先的工程陶瓷制造商,宣布來自CoorsTek膜科學公司的一個開發(fā)團隊,與國際研究伙伴合作,成功地使用陶瓷膜技術開發(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》雜志上的報告為氫在燃料電池汽車和其他清潔能源價值鏈中的應用帶來了希望。
CoorsTek膜科學的化學工程師、奧斯陸大學博士候選人Irene Yuste說道:
“能源效率是未來氫作為清潔燃料的關鍵。”
“我們的工作表明,質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充電的電動汽車更低。”
質子陶瓷膜是電化學的能量轉換器,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,然后進一步將氫原子分解成質子和電子。
質子通過固體陶瓷膜傳輸,而電子通過連接電源的金屬導體分別傳輸。當質子和電子在陶瓷膜的另一邊重新組合時,純氫就會以壓縮氣體的形式產生。
西班牙Tecnología Química研究所教授、《科學》雜志這篇報告的合著者Jose Serra說:
“當能量從一種形式轉變成另一種形式時,就會有能量損失。”
“有了我們的質子陶瓷膜,我們可以將天然氣和氨等傳統(tǒng)燃料制氫的不同步驟結合到一起,電化學氣體分離為催化制氫提供熱量。其結果是一個熱平衡過程,使氫的能量損失接近于零。”
質子陶瓷膜已經在大學和企業(yè)實驗室開發(fā)了30年,數千名科學家為漸進式改進做出了貢獻。
今天的新聞是,質子陶瓷膜技術首次在實際規(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。
最近在擴大規(guī)模方面取得突破的關鍵是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合成一種復合材料,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,和金屬的電子導電性。
CoorsTek膜科學公司董事總經理Per Vestre表示:
“我們的陶瓷膜技術是由小電池單元組成的,這些電池被連接到堆棧中,然后進一步組合成更大的模塊。”
“這一技術的模塊化性質,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大規(guī)模。”
質子陶瓷膜可以使用天然氣、沼氣或氨,提供了一個燃料柔性的氫氣生產平臺。
當碳氫化合物被用作燃料時,這種膜直接將副產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輸或儲存,這樣就不會有碳被釋放到大氣中。
發(fā)表在《科學》雜志上的這份報告的作者包括來自CoorsTek膜科學、挪威奧斯陸大學和SINTEF研究所以及西班牙瓦倫西亞的Tecnología Química研究所的科學家和工程師。
這項工作得到了來自領先能源公司的技術專家和財政資源的進一步支持,包括沙特阿美、ENGIE、Equinor、??松梨?、殼牌和道達爾能源。正在進行的開發(fā)項目的下一步是在沙特阿拉伯達蘭的沙特阿美總部安裝一個氫發(fā)生器試點工廠。
挪威負責碳捕獲、存儲和運輸的國有企業(yè)Gassnova通過其CLIMIT項目,挪威研究委員會通過其NANO2021項目也為這項工作提供了資金。
原標題:突破性質子陶瓷膜可用于氨、天然氣或沼氣的高效制氫