瑞典研究人員開發了一種高效制氫的新方法，將氧氣和氫氣的生成分離，消除了爆炸風險和對稀土金屬的需求，效率高達99%。這項創新有望更容易與再生能源結合，並具有巨大的商業應用潛力。

瑞典的科學家們開發出了一種創新方法，可以更有效率地產生氫能。這項製程將水分離成氧氣和氫氣，消除了兩種氣體結合的危險可能性。

這種新方法由位於斯德哥爾摩的KTH 皇家理工學院開發，它與生產氫氣的標準電解過程分離，後者透過電流分裂水分子。與現有系統不同的是，它能分別產生氧氣和氫氣，而不是同時在同一個電池中產生，因為在同一個電池中，氧氣和氫氣需要用薄膜屏障來分離

KTH的博士生埃斯特班-托萊多（Esteban Toledo）與KTH應用物理學教授喬伊迪普-杜塔（Joydeep Dutta）共同撰寫了今天發表在《科學進展》（Science Advances）上的論文。它還無需稀土金屬。

兩位研究人員為該系統申請了專利，並透過KTH Innovation 成立了一家名為Caplyzer AB 的公司來推廣這項技術。

合著者之一、KTH 皇家理工學院博士生埃斯特班-托萊多（Esteban Toledo）在瑞典斯德哥爾摩使用解耦水分離原型。圖片來源：David Callahan

商業可行性和效率

Dutta 說，氫氣轉換的法拉第效率達到99%。研究人員還報告說，實驗室測試表明，經過長期測試，電極沒有明顯退化，這對商業應用非常重要。

從水中產生氫的同時總是會產生氧氣。典型的鹼性電解槽有一個正極和一個負極，正極和負極配對放在一個裝有鹼性水的槽內，中間有一個可滲透離子的屏障隔開。通電後，水在陰極發生反應，形成氫離子和帶負電荷的氫氧根離子，這些離子透過屏障擴散到陽極產生氧氣。但屏障會產生阻力，如果電荷波動，氧氣和氫氣混合爆炸的風險就會增加。

托萊多說，對電解水的重新認識為更可靠的綠色能源生產方式奠定了基礎，並將太陽能或風能等間歇性能源納入其中。

他說：”由於我們沒有混合氣體的風險，我們可以在更大的輸入功率範圍內運行。這樣就更容易與通常提供可變功率的可再生能源相結合”。

用碳製成的超級電容電極取代其中一個電極，可以避免同時產生氣體。這些電極交替儲存和釋放離子，有效地分離了氫氣和氧氣的產生。

當電極帶負電並產生氫氣時，超級電容器會儲存富含能量的氫氧（OH）離子。當電流方向改變時，超級電容器會釋放吸收的氫氧根離子，並在現在的正極產生氧氣。

Dutta 說：「一個電極同時完成氧氣和氫氣的進化。這很像充電電池產生氫氣–交替充電和放電，這都是為了完成電路」。

編譯自: ScitechDaily