為了因應未來廣泛設置電解水產氫設備帶來的缺水問題,一個有著來自澳洲、英國、中國等地的科學家所組成的團隊開發一種從空氣生產高純度氫氣的方法,此方法使用一種於多孔性介質中的吸濕電解質做為水氣吸收劑。
氫氣是一種極度乾淨的能源,儘管是宇宙中最豐富的元素,但氫在地球上主要是以水合物存在。而綠氫──使用再生能源電解水產生的氫氣──代表著低碳經濟中最有前途的能源載體。氫氣可以作為太陽能、風能、潮汐能等間歇性能源的儲存媒介。
傳統的水電解產氫法受限於淡水資源的可用性,然而,淡水可說是稀少資源。全球有超過三分之一的陸地處於乾旱與半乾旱的狀態,這些地方有著全球約20%的人口,日常生活所需的淡水已極難獲得,更別說是用於電解。在此同時,汙染、工業發展與全球暖化更是加劇水資源短缺。
而這份新的研究中,墨爾本大學化學工程系的Gang Kevin Li博士及其同事開發了一種原型電解槽,可以收集潮濕的空氣而不是液態水。這個裝置從空氣中吸收水分,並將其分解成氫氣和氧氣。研究人員使用再生能源(太陽能或風能)為該裝置供電並可連續運轉12天,同時證明該裝置可以在溼度約為4%的乾燥環境下運作,不須使用液態水。
這種裝置具有在乾燥環境下製備氫氣的潛力,忽略對環境濕度的干擾,這樣的方法對環境影響很小。透過工程方式進一步提高表面積與體積比或增加海綿材料的長寬比例以確保水氣吸收率,這對這項電解裝置的改良至關重要。
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潮濕空氣電解製氫的概念:(a)模組示意圖,為一個由用帶有吸濕性離子溶液浸泡的多孔介質製成的集水單元。(b)橫截面示意圖,顯示電極與空氣進料隔離,吸收的水透過海綿材料的毛細現象輸送至電極處。
(圖片來源: Guo 等人)