發現簡單方法用水製氫燃料 毋須電力、且能回收鋁

氫燃料有望在未來成為一種可大量提供的潔淨能源,大前提是學者能夠找到在不使用化石燃料的情況下,以實際且廉價的方式生產氫燃料的方法。最近刊於《應用納米材料》的研究指出,我們已朝這個方向邁出一大步,當中亦涉及回收鋁和鎵 (gallium) 。

團隊指出,方法相對簡單,過程利用鋁納米粒子,從水分子中剝離氧離子並留下氫氣;過程會產生大量的氫氣,而且只需在室溫,以及正常大氣壓力下即可做到——現有的方法均需要大量電力,才可生產出氫燃料。更重要是,這種技術也適用於任何類型的水,包括廢水和海水。

有參與研究的加州大學聖克魯茲分校物料科學家 Scott Oliver 指出,團隊使用的方法不需要任何能量輸入,並會「像瘋了似的」冒出氫氣。

方法的關鍵是使用鎵金屬來實現與水的持續反應。這種「鋁-鎵-水反應」已被發現幾十年,但團隊以一些特定的方式對其進行完善與增強。

在掃描電子顯微鏡和 X 光衍射技術的幫助下,團隊能夠找到以最高效率生產氫氣的 1:3 鋁鎵比例複合材料。

含豐富鎵的合金在去除鋁的氧化物塗層(通常會阻止與水的反應),以發生產能夠更快反應的鋁納米顆粒方面發揮雙重作用。加州大學聖克魯茲分校有機化學教授 Bakthan Singaram 解釋,鎵會將鋁納米粒子分開,防止其聚集成更大的粒子。

團隊又指,要將鋁鎵混合的方法並不複雜,複合材料亦能在浸入環己烷 (cyclohexane) 中時可以儲存至少三個月,以防止潮濕降低其功效。

事實上鋁比鎵更易獲得,因為前者可以從廢棄的鋁罐和鋁箔中回收;鎵則較昂貴且儲量更少,但在過程中,鎵至少可以多次回收和重複使用,而不會失去其有效性。

發現還未可大規模應用,但數據表明這方法有具大氫燃料生產潛力。

來源:

Science Alert, Scientists Find a Simple Way to Produce Hydrogen From Water at Room Temperature

報告:

Amberchan, G., Lopez, I., Ehlke, B. & et al. (2022). Aluminum Nanoparticles from a Ga–Al Composite for Water Splitting and Hydrogen Generation. ACS Appl. Nano Mater. 2022, 5, 2, 2636–2643. doi: 10.1021/acsanm.1c04331

文/AC

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