4月21日，由美國(guó)先進(jìn)陶瓷企業(yè)CoorsTek主導(dǎo)的“陶瓷膜制氫”研究成果發(fā)表在science期刊。這種質(zhì)子陶瓷反應(yīng)器通過將吸熱重整反應(yīng)與電化學(xué)氣體分離和壓縮產(chǎn)生的熱量相結(jié)合，從氨、甲烷和沼氣中高效提取氫氣，這對(duì)于在燃料電池汽車和其他清潔能源價(jià)值鏈中使用氫是一個(gè)有希望的消息。

論文鏈接：https://doi.org/10.1126/science.abj3951

質(zhì)子陶瓷膜是電化學(xué)能量轉(zhuǎn)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，例如水或甲烷，然后進(jìn)一步將氫原子分解成質(zhì)子和電子。質(zhì)子通過固體陶瓷膜傳輸，而電子分別通過連接到電源的金屬導(dǎo)體傳輸。當(dāng)質(zhì)子和電子在陶瓷膜的另一側(cè)復(fù)合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生純氫氣作為壓縮氣體。

據(jù)CoorsTek介紹，這種質(zhì)子陶瓷膜已經(jīng)在大學(xué)和企業(yè)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了3年，這是該技術(shù)首次在實(shí)際規(guī)模上得到證實(shí)，可以為燃料電池汽車和其他清潔能源部署制造氫氣。“通過我們的質(zhì)子陶瓷膜，我們可以將天然氣和氨等燃料傳統(tǒng)制氫的其他不同步驟組合成一個(gè)階段，其中催化制氫的熱量由電化學(xué)氣體分離提供。結(jié)果是一個(gè)熱平衡過程，使氫氣的能量損失幾乎為零。”

該材料由玻璃陶瓷和金屬顆粒結(jié)合成一種復(fù)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(dǎo)電性。CoorsTek膜科學(xué)部門的董事總經(jīng)理Per Vestre說：“我們的陶瓷膜技術(shù)是由連接成堆疊并進(jìn)一步組合成更大模塊的小電池構(gòu)成的。這項(xiàng)技術(shù)的模塊化特性使得可以從小型氫氣發(fā)生器開始，并隨著氫氣需求的增加通過添加新模塊來擴(kuò)大規(guī)模。”

正在進(jìn)行的開發(fā)計(jì)劃的下一步是在沙特阿拉伯 Dhahran 的沙特阿美總部園區(qū)安裝一個(gè)試驗(yàn)工廠氫氣發(fā)生器。

編譯整理 YUXI

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