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来自 生命科学 2020-03-17 04:55 的文章
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芬兰科学家将枯木变身生物燃料js金沙国际

研究人员表示,新的催化剂看起来很有希望,虽然其效率还比不上铂。研究人员将继续努力,提高催化剂的催化效率。

“有很多应用可以使用这种燃料,其中最有前途的应用是用大规模的水分离技术来为能源需求高的工厂供电。”Yi Du博士说。

虽然生物燃料并非无碳燃料,但长久以来,人们一直将其被视为化石燃料的替代选择。通过生物燃料,植物捕获的碳被排放到大气中,之后通过各种方式再返回到植物。在美国和欧洲,农民将生物燃料作为替代的收入来源;环保人士也对此表示欢迎,因为它至少提供了鸟类和昆虫的栖息地,还可以防止水土流失。

钛氧化物是矿石,沙土和土壤中常见的白色粉末,通常用作防晒剂,化妆品,油漆和粘合剂等产品中的颜料。

美国在生物燃料研究方面处于全球领先地位,伊利诺依大学的科研人员发现,刺槐不仅是一种适合农场种植的生物质,而且在生物燃料方面也很有潜质。但反对者认为,由此会导致本来用于养活全世界饥饿人口的土地被大量浪费。

方法之一:电解法。电解法是通过在水中插入两个电极而将电流施加到水上,从而破坏氢原子和氧原子之间的化学键。

芬兰政府支持低碳经济,设定了在2020年实现交通燃料的20%来自于可再生燃料的目标。来自芬兰技术研究中心的科学家表示,他们使用了加压流化床气化技术来获取商业规模的甲醇、二甲醚、合成汽油等,目前解决方案正准备进行商业化规模的生产。

“与传统的催化剂相比,导电氧化钛需要很少的能量的输入就可以驱动电解水分解过程。”Yi Du博士说。

氢燃烧时能够提供高质量的能量,其副产品完全是水。之前为了使氢燃料电池中的反应可靠进行,必须使用铂作为催化剂,但金属铂非常稀有昂贵。催化剂在化学反应中并不消耗,只是促进化学反应的完成。尽管如此,只要燃料电池还依赖铂作为催化剂,它的成本就很难降低。麦迪逊威斯康星大学的研究者通过利用纳米技术,得到的金属材料具有意想不到的性能,非常适合用作催化剂,而且制作过程使用的元素都很常见。

卧龙岗大学超导和电子材料研究所高级研究员Yi Du博士表示,工业规模水分解的最大挑战是寻找高效,物丰价廉的电催化剂,这种催化剂可以降低将水分解成氢气所需的电压。

芬兰技术研究中心的科学家在芬兰和美国进行了试验。他们认为,树皮和废木材生物炼制的效率可以达到50%至67%,如果还能捕获过程中的剩余热量,整体效率可以达到74%至80%。

“目前最大的挑战仍然是催化剂的成本问题,这就是为什么我们需要开发出一种高效廉价的催化剂,可以有效地将水转化为氢气。”

js金沙国际,芬兰科学家日前发现一种新方法,可以将枯木转化为高质量的生物燃料,每升的成本不到1欧元,利用该方法,原木中一半以上的能量能够转化为生物燃料。

Yi Du博士的团队制备了单晶氧化钛,并在真空室中除去了其表面上的所有氧原子,留下了便宜且易于生产的导电,耐用且高效的催化剂材料

此外,对于低碳经济或无碳经济的拥护者们来说,还有另一个好消息。美国麦迪逊威斯康星大学的科学家发现了一种新的成本更低的催化剂,可以从水中生产氢。

“通过在材料表面引入大量的氧空位,我们可以优化其物理和化学性质,使其可用于水分解。我们已经证明,基于钛的一系列物丰价廉和化学稳定的材料在水分解中是具有光明的发展前景的电催化剂,这可以大大降低电解生产氢气技术的成本并加速该技术的大规模使用。”

原文来自phys,原文题目:Material to help transition to clean hydrogen fuel。

植物通过光合作用捕获阳光以及将水分解成氢气和氧气的能力一直令科学家们为之着迷,科学家们试图复制这一过程以捕获氢气作为可再生和可持续的燃料来源。尽管有这样的发展希望,但大规模使用氢气的过程受到成本和效率的限制,因为第一步这个制备过程需要能量的输入来扭转结合了氧气和氢气的反应。

尽管钛具有优异的耐腐蚀性和导电性,但其氧化物是绝缘体,研究人员一直认为它不适合用作电催化剂。

当前,95%以上的氢气来自于化石燃料,而水作为氢的重要来源之一,从其提取出来的氢总能量,是地球化石燃料热量的9000倍。同时,以氢为媒介,将太阳能、风能、水位能等可再生能源存储、运输和转化,也是全球新能源发展的重要方向。

零污染排放能源的潜力

如果为反应供电的电能也来自可再生能源,那么该过程有可能接近于能源中性。

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