普林斯頓大學(xué)研究者以工業(yè)廢水制氫 一舉兩得

水處理網(wǎng)訊:導(dǎo)讀：在數(shù)以千計(jì)的常用產(chǎn)品（包括從塑料到化肥等）生產(chǎn)過程中，氫都是不可缺少的原料。但是生產(chǎn)純凈的氫是昂貴的，并且是高能耗的。現(xiàn)在，普林斯頓大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功地利用太陽光從工業(yè)廢水中分離出了氫。

在Energy & Environmental Science雜志今年2月19日發(fā)表的文章中，研究人員報(bào)告了他們通過分解水生產(chǎn)氫的這項(xiàng)技術(shù)。

該技術(shù)使用一種特殊設(shè)計(jì)帶有類似“瑞士奶酪樣”的黑硅界面的處理室來分解水，同時(shí)分離氫氣。該工藝?yán)迷诠I(yè)廢水中消耗有機(jī)物的時(shí)候細(xì)菌產(chǎn)生的電流進(jìn)行水的分解。

該團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人Jason Ren教授選擇來自啤酒廠的廢水進(jìn)行試驗(yàn)。他們讓廢水穿過處理室，使用射燈模擬太陽光，同時(shí)觀察有機(jī)化合物的破壞情況以及氫氣泡的溢出情況。

該工藝實(shí)現(xiàn)了在處理廢水的同時(shí)還能生產(chǎn)燃料，圣地亞哥州立大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)助理教授，也是該研究的共同研究人Jing Gu說。

研究人員介紹，該技術(shù)可以用于煉油廠和化工廠這樣的不僅需要用化石燃料生產(chǎn)氫，而且還面臨廢水處理成本高的行業(yè)。

從前，氫的生產(chǎn)主要依賴于油、氣和煤，并且還要依賴使用蒸汽加工碳?xì)浠衔镌系母吆哪艿姆椒ā錃猱a(chǎn)生后，化學(xué)品生產(chǎn)商再利用氫氣和碳或氮生產(chǎn)高價(jià)值的化學(xué)品，例如甲醇和氨。這兩種物質(zhì)是合成纖維、化肥、塑料以及清潔產(chǎn)品的主要成分。

盡管氫可用作汽車燃料，但是化工行業(yè)仍舊是目前氫最大的生產(chǎn)者和消耗者。按照美國(guó)能源信息管理屬的報(bào)告介紹，在高度工業(yè)化的國(guó)家，生產(chǎn)化學(xué)品比生產(chǎn)鋼鐵、加工金屬以及生產(chǎn)食品需要更多的能源。該報(bào)告預(yù)計(jì)生產(chǎn)基礎(chǔ)化學(xué)品的行業(yè)在未來20多年仍舊會(huì)是能源最大的消費(fèi)者。

“對(duì)于化工和其他行業(yè)而言，該技術(shù)是雙贏的。”該研究的第一作者、Andlinger 中心副研究員Lu說，“通過使用這種產(chǎn)氫工藝，可以節(jié)約廢水處理成本和能耗成本?！?/p>

按照研究人員的介紹，這是首次進(jìn)行廢水的實(shí)際測(cè)試，而不是實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。測(cè)試使用光催化生產(chǎn)氫。該團(tuán)隊(duì)的測(cè)試在超過四天的時(shí)間內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生氫氣，直到廢水用完結(jié)束，實(shí)驗(yàn)結(jié)果很明顯，測(cè)試兩小時(shí)后其他的用于參比的系統(tǒng)均宣告失敗。研究人員通過監(jiān)控細(xì)菌產(chǎn)生電子的量測(cè)量了氫的產(chǎn)量，相較于類似的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)氫量是較高的。Ren介紹說，這一技術(shù)的產(chǎn)氫量相當(dāng)于那些可能用于工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)氫技術(shù)的2倍。

Ren說，這種技術(shù)是可伸縮的，因?yàn)橛糜诜蛛x氫的處理室是模塊化的，幾個(gè)模塊可以疊加處理更多的廢水，生產(chǎn)更多的氫。

盡管還沒有進(jìn)行生命周期分析，但是研究者介紹，該工藝未來在沒有能源優(yōu)勢(shì)的情況下至少可以實(shí)現(xiàn)能耗平衡，同時(shí)可以減少氫生產(chǎn)對(duì)化石燃料的需求。

研究者說，未來，他們可能還會(huì)通過生產(chǎn)更大量的氫和其他氣體進(jìn)行研究嘗試，期望可以將該技術(shù)進(jìn)一步工業(yè)化。

原標(biāo)題:普林斯頓大學(xué)研究者以工業(yè)廢水制氫，一舉兩得