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研究人员发现了一种利用微波生产氢的新方法
2020年11月10日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

来自瓦伦西亚理工大学和西班牙国家研究委员会(CSIC)的一组研究人员发现了一种新方法,该方法使得仅使用微波即可将电转化为氢或化学产品,而无需电缆,并且无需与电极进行任何类型的接触。 


这代表了能源研究领域的一场革命,是工业脱碳过程以及汽车行业和化学工业未来的关键发展。这项研究已经发表在最新版《自然能源》上,其中对发现进行了解释中国化工网okmart.com


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UPV和CSIC开发并获得专利的技术是基于微波现象减少固体物质。这种方法使直接进行电化学过程成为可能,而无需电极,这简化并大大降低了其实际使用成本,因为它为装置的结构设计和选择工作条件(主要是温度)提供了更大的自由度。


这项技术具有很大的实际应用潜力,特别是用于存储能量,生产合成燃料和绿色化工产品,这一方面在今天具有重要意义,因为运输和工业都沉浸在向脱碳的过渡中,这意味着它们必须满足要求在2030年至2040年之间实现降低矿物资源(主要是天然气和石油)能源和物质消耗的目标。”JoséManuel Serra强调说,


工业和交通用绿色氢


这项革命性技术的主要用途是从水中生产绿色氢(生产时不排放温室气体),用于工业和运输用途。


正如ITQ和ITACA团队所指出的那样,这项技术在汽车领域具有巨大的潜力,特别是在以燃料电池和混合动力汽车为燃料的汽车或火车或轮船等大型车辆上。


而且也适用于化学工业,冶金,陶瓷部门或化肥生产,以及许多其他部门。


“这种方法将使通常来自太阳能或风能的可再生电力转化为增值产品和绿色燃料成为可能。


它具有无数用途,我们希望出现新的用途来存储能源,开发新材料和化学产品UPV的ITACA研究所研究员JoséManuelCatalá强调说。


在《自然能源》上发表的文章中,研究人员还提供了一项技术和经济研究,表明该技术将使获得高能效成为可能,并且与常规技术相比,进行制氢过程的设备成本极具竞争力。


电池超快速充电…和太空探索


UPV和CSIC团队正在研究该技术的其他未来用途,并且目前正在集中精力用于电池的超快速充电。“我们的技术可以使电极(金属阳极)的尺寸实际上瞬间减小。也就是说,我们将从整个过程耗时数小时的基于层的逐步充电过程过渡到整个电解质的同时过程,这将使在几秒钟内为电池充电成为可能。” JoséManuelCatalá。


另一个用途是通过微波直接产生氧气,这开辟了广泛的新用途。约瑟·曼努埃尔·塞拉(JoséManuel Serra)总结说:“一种特定的用途是直接利用地面外的岩石生产氧气,这可能在未来对月球,火星或太阳系其他岩石体的探索和殖民化中发挥关键作用。”


发现的简短历史


研究小组观察到,当用微波处理离子材料时,这些材料的性能,特别是电子传导性显示出不同寻常的变化,而常规加热时则不会发生这种变化。


JoséManuelCatalá解释说:“我们对这些电特性突然变化的好奇心使我们更深入地研究,设计新的实验,新的微波反应堆并应用其他分析技术。”


ITACA和ITQ研究所的团队验证了微波通过加速电子并让其结构中的氧分子释放(也称为还原)而与这些材料发生相互作用。


在相对较低的温度(约300oC)下,电导率突然发生变化,从而表现出这种变化。“使用微波时,这种半平衡状态得以保持,但是当停止使用微波时,这种状态趋于通过再氧化(再氧化)的方式还原。


我们很快意识到了这一发现的巨大实际潜力,尤其是在诸如此类的关头。我们今天正在逐步进行脱碳,这是实现欧盟到2050年达到气候中性目标,即温室气体净排放量为零的目标所必需的,”


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