研究人員正在開發一種零溫室氣體排放的氫基汽車燃料系統，使用的是一種經由催化劑轉化的液體。這種方法仍在研究之中，但面臨催化劑耐久性和氫氣生產的生態友善性等挑戰，凸顯了尋求政治層面支持再生能源的必要性。

瑞典隆德大學的研究人員開發了一種創新的汽車燃料系統，以循環方式運行，最大限度地減少了溫室氣體排放。該系統利用一種獨特的液體，在與固體催化劑結合後，轉化為汽車使用的氫燃料。使用後，用過的液體從汽車油箱中取出，重新充入氫氣即可再次使用。這個過程形成了一個閉環系統，大大減少了對環境的影響。

隆德大學的研究人員在兩篇研究文章中證明了這種方法的有效性，雖然目前仍處於基礎研究階段，但未來有可能成為一種高效的儲能係統。

隆德大學化學系教授奧拉-溫特（Ola Wendt）是這篇文章的作者之一，他說：「我們的催化劑是目前最有效的催化劑之一，至少從公開的研究成果來看是如此。”

應對氣候影響和探索氫氣

為了減少化石燃料產生的二氧化碳排放，必須找到生產、儲存和轉化能源的替代方法，以降低對氣候的影響。其中一個方法就是備受關注的氫氣，許多人認為氫氣是未來能源儲存的解決方案。自然界將能量儲存在化學鍵中，而氫氣相對於其重量而言具有最高的能量密度。然而，氣體很難處理，因此我們正在研究充有氫氣的液體燃料，這種燃料可以透過泵浦輸送，與現在加油站的輸送方式大致相同。

這個概念稱為LOHC（液態有機氫載體），並不是什麼新概念。目前的挑戰在於找到一種盡可能高效的催化劑，能夠從液體中提取氫氣。

該系統打算使用一種”充有”氫的液體。液體被泵送通過固體催化劑，從而提取出氫。這可以用於燃料電池（將化學燃料轉化為電能），而”用過”的液體則被輸送到另一個罐中。唯一的排放物是水。

用過的液體可以在加油站倒掉，然後再注入新的充好電的液體。這可能意味著要大規模生產這種物質，相當於今天的煉油廠。

研究人員轉化了液體中99% 以上的氫氣，並正在計算是否有可能將這種燃料用於大型車輛，如巴士、卡車和飛機。

“利用它們的大型油箱，也許可以達到與使用一箱柴油幾乎相同的行駛距離。”奧拉-溫特說：”與壓縮氫相比，還可以多轉換約50% 的能量。”

組件與挑戰

研究過程中使用的液體是異丙醇（紗窗清潔劑的常見成分）和4-甲基哌啶。這聽起來是不是有點好得不像真的？是的，至少現在還存在一些挑戰。其一是催化劑的壽命相當有限。另一個挑戰是催化劑所基於的銥是一種貴金屬。

「但我們估計，每輛汽車大約需要兩克銥。」奧拉-溫特（Ola Wendt）說：「這可以與今天的廢氣清潔催化轉換器相比，後者含有大約三克的鉑金、鈀金和銠，這些也都是貴金屬。”

這是一種基於基礎研究的技術解決方案。如果決定生產成品，研究人員相信，只要經濟上可行、社會上有興趣，這個概念在十年內就能實現。

另一個問題是如何生產氫氣–目前，大多數氫氣生產都不是氣候友善的。然後，還需要以有效的方式儲存和運輸氫氣，而這在今天並不那麼簡單。此外，使用壓縮氫燃料也存在風險。隆德大學的研究人員希望用他們的方法來解決這個問題。

“目前，98% 的氫氣都是化石氫氣，由天然氣生產。副產品是二氧化碳。”奧拉-溫特說：”從環保的角度來看，如果使用天然氣生產用於鋼鐵、電池和燃料的氫氣，這個概念就毫無意義。」但他解釋說，目前正在進行大量研究，探討如何利用可再生能源將水分成氫氣和氧氣，從而生產出”綠色氫氣”。

同時，要讓可再生和氣候友善替代品站穩腳跟，它需要更低的成本，就必須做出政治決策。這。他總結說：”再生能源不可能與從地裡挖出來的東西競爭，運輸幾乎是唯一的成本，化石燃料也是如此。”

參考文獻： Kaushik Chakrabarti、Alice Spangenberg、Vasudevan Subramaniyan、Andreas Hederstedt、Omar Y. Abdelaziz、Alexey V. Polukeev、Reine Wallenberg、Christian P. Hulteberg 和Ola F. Wendt 於2023 年7 月27 日發表在《催化科學與技術》上的論文：”4-甲基哌啶在連續流中通過支撐鉗狀配位銥催化劑的無受體脫氫反應”。

doi: 10.1039/d3cy00881a

“連續流反應器中的銥催化脫氫，從液態有機氫載體中生成實用的車載氫氣”，作者：Alexey V. Polukeev、Reine Wallenberg、Jens Uhlig、Christian P. Hulteberg 和Ola F. Wendt，2022 年3 月9 日，ChemSusChem。

doi: 10.1002/cssc.202200085

編譯來源：ScitechDaily