太陽能生物質(zhì)制氫

劍橋大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種使用太陽能發(fā)電從生物質(zhì)中制取既可持續(xù)又相對便宜的氫氣的方法。

現(xiàn)代社會(huì)面臨的挑戰(zhàn)之一是廢物產(chǎn)生的影響，隨著自然資源大量減少，政府和企業(yè)對使用廢物生產(chǎn)能源的需求越來越迫切。自有記錄以來，生物質(zhì)一直是熱和能源的來源地球的石油儲量來自古老的生物質(zhì)，經(jīng)歷數(shù)百萬年的高溫高壓最后成型；木質(zhì)纖維素是植物生物質(zhì)的主要組分。但迄今為止，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化氫氣還主要通過高溫分解的氣化過程實(shí)現(xiàn)。

劍橋大學(xué)化學(xué)系Moritz Kuehnel博士與其他研究者在Nature Energy上發(fā)表了一篇關(guān)于生物質(zhì)制氫的論文。 他表示，高度結(jié)晶的纖維素纖維組成的木質(zhì)纖維素具有高度的穩(wěn)定性，因此，木質(zhì)纖維素的化學(xué)利用富有挑戰(zhàn)性。

新技術(shù)使用簡單的光催化轉(zhuǎn)化過程。將催化納米顆粒加入到懸浮有生物質(zhì)的堿性溶液中，將其放置在實(shí)驗(yàn)室中模擬太陽光的燈下，溶液即非常理想地吸收燈光并將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氫，之后可從頂部空間收集氣態(tài)氫。這種氫氣不含燃料電池抑制劑，例如一氧化碳，可用于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)中。

納米顆粒夠吸收來自太陽光的能量并且使用它來進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，水和生物質(zhì)中的原子重組成氫氣和其他有機(jī)化學(xué)物質(zhì)如甲酸以及碳酸鹽。

主要聯(lián)合作者，化學(xué)系的David Wakerley博士表示，原始生物質(zhì)中存儲了大量的化學(xué)能，但無法使用在如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)這樣的復(fù)雜機(jī)械中；研究團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)能夠?qū)?gòu)成生物質(zhì)的長而雜亂的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為氫氣，他們專門設(shè)計(jì)了催化劑和溶液的組合，可以使用太陽能作為能量源進(jìn)行這種轉(zhuǎn)化。

團(tuán)隊(duì)在他們的實(shí)驗(yàn)中使用不同類型的生物質(zhì)木材、紙和葉片不需要進(jìn)行任何預(yù)處理，使用納米粒子在陽光下可以直接發(fā)生反應(yīng)。

該技術(shù)是在劍橋大學(xué)基督教多普勒可持續(xù)綜合實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的。實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Dr． Erwin Reisner表示，這種在室溫條件下將未處理的生物質(zhì)分解制氫的技術(shù)是目前高溫氣化和其他可再生氫生產(chǎn)方式的可行替代方案。未來，團(tuán)隊(duì)將探索在這項(xiàng)技術(shù)規(guī)?；?，未來可在小型離網(wǎng)設(shè)備到工業(yè)規(guī)模中應(yīng)用。

在劍橋大學(xué)的商業(yè)化部門的幫助下，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)提交了英國的專利申請，并正在與潛在的商業(yè)合作伙伴進(jìn)行會(huì)談。