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新研究:消费后的铝与镓,让氢气疯狂地产生,不需要任何能量

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2022年09月07日 11:53:14
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一项新研究提供了另一个往该方向前进的潜力步骤,前提是我们能够利用消费后(post-consumer )铝与镓的现存供给。

只要科学家能够找出既实际又便宜、且不需要化石燃料的方法来产生氢气的话,那么氢燃料有望在未来成为干净且大量的能源来源。一项新研究提供了我们另一个往该方向前进的潜力步骤,前提是我们能够利用消费后(post-consumer )铝与镓的现存供给。


崭新突破


在新研究当中,科学家描述了一个相对简单的方法,牵涉到铝的奈米粒子参与其中。铝的奈米粒子能够从水分子中脱掉氧,只留下氢气体。


这个过程会产生大量的氢气,而且全部都能够在室温下进行。这移除了氢燃料生产上最大的障碍,那就是:若使用现存的方法,需要大量的能量。



这项技术也能够与任何种类的水一起运作,这包括废水与海洋水。


加利福尼亚大学圣塔克鲁兹分校(University of California, Santa Cruz,UCSC)的材料科学家史考特·奥利佛教授说:「我们不需要输入任何能量,就能够让氢气疯狂的产生。我从来没有看过任何像这样的东西。」


材料与优点


这项制程的关键在于使用镓金属,让与水的反应能够持续下去。我们已经熟知这个铝-镓-水的反应数十年了,但在此,研究团队以几个特定的方式,来最大化并增强反应。


在扫描式电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)与X 光绕射技术的帮忙下,研究人员们能够找出,以最大效率产出氢的最佳铝镓混合比例,是3:1 的镓-铝复合材料。


这个镓较丰富的合金进行两种职务,第一是移除铝的氧化镀层(通常会阻挡与水的反应),另一个是产生铝奈米粒子,可以让反应更快。


UCSC 的有机化学教授巴克坦·辛加拉姆(Bakthan Singaram)说:「镓会分开奈米粒子,并避免它们团聚成较大颗的粒子。过去,人们努力在产生铝奈米粒子;而现在,我们在正常大气压力与室温条件下,就能产生它们。」



研究人员报导说,混合方法并不复杂,且当保存于环己烷中来保护复合材料避免湿气时,此复合材料能贮存至少三个月,否则湿气会降低其有效性。


比起镓,铝比较容易取得,因为铝可以从消费后材料取得,例如丢弃的铝罐与铝箔。镓更贵、且量没那么丰富,但是在这项制程中,它至少可以回收并重复使用多次,而不会失去其有效性。


未来努力


仍然有很多需要做的研究,尤其是须确定其能够从实验室装置,扩大规模到能够被使用于工业规模上。然而,初期的迹象显示,这是另一个具有很大潜力,来产生氢燃料的方法。


研究人员在他们论文中作结:「整体来说,富含镓的镓铝混合物,能够在没有输入能量、材料操控、以及调整pH 值下,在室温生产大量的氢。」


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