伊利諾大學芝加哥分校的工程師開發出一種新方法，僅利用太陽能和糞便、稻殼等農業副產品就能從水中生產氫氣。這項技術將從水中提取氫氣所需的能量減少了600%，為更永續和環保的化學生產鋪平了道路。

氫基燃料是最有前途的清潔能源之一。但生產純氫氣是一個能源密集型過程，通常需要煤炭或天然氣以及大量電力。

在《細胞報告物理科學》（Cell ReportsPhysical Science）雜誌的一篇論文中，由UIC 工程師Meenesh Singh 領導的一個多機構團隊揭示了綠色氫氣生產的新工藝。

這種方法利用一種名為生物炭的富碳物質來減少將水轉化為氫氣所需的電力。透過使用太陽能或風能等再生能源，並將副產品用於其他用途，該製程可將溫室氣體排放量降至淨零。

化學工程系副教授辛格說：”我們是第一個證明可以利用生物物質在幾分之一伏特的條件下生產氫氣的小組。這是一項變革性技術。”

用於製造清潔氫氣的生物炭。資料來源：enny Fontaine/ UIC

電解是將水分離成氫和氧的過程，需要電流。在工業規模上，通常需要化石燃料來產生這種電力。

最近，科學家們透過在反應中引入碳源，降低了水分裂所需的電壓。但這過程也要使用煤或昂貴的化學品，釋放出二氧化碳作為副產品。

辛格及其同事對這項工藝進行了改進，改用普通廢品中的生物質。透過將硫酸與農業廢棄物、動物糞便或污水混合，他們製造出一種名為生物炭的泥漿狀物質，這種物質富含碳。

研究小組試驗了由甘蔗皮、大麻廢料、廢紙和牛糞製成的不同種類的生物炭。加入電解室後，所有五種生物炭都降低了將水轉化為氫氣所需的功率。其中表現最好的是牛糞，可將所需電力降低六倍，約五分之一伏特。

伊利諾大學芝加哥分校副教授Meenesh Singh（右）和博士後研究員Rohit Chauhan 在Singh 的實驗室工作。圖片來源：Jenny Fontaine/ UIC

由於對能量的要求很低，研究人員可以用一個標準矽太陽能電池在0.5 伏特電壓下產生大約15 毫安的電流為反應提供能量。這還不及一節AA 電池產生的電量。

辛格實驗室的合著者和博士後學者羅希特-喬漢（Rohit Chauhan）說：「它的效率非常高，生物炭和太陽能幾乎有35% 轉化為氫氣。這些數字創下了世界紀錄；這是任何人展示過的最高數字。

要使此過程達到淨零排放，就必須捕捉反應產生的二氧化碳。但辛格說，這也會帶來環境和經濟效益，例如生產純二氧化碳來碳酸飲料，或將其轉化為乙烯和塑膠製造中使用的其他化學物質。

“它不僅實現了生物廢料利用的多樣化，還能清潔生產氫氣以外的不同化學物質，”論文共同第一作者、美國加州大學伯克利分校（UIC）畢業生尼希坦-卡尼（Nishithan Kani）說。 “這種廉價的氫氣生產方式可以讓農民自給自足地滿足他們的能源需求，或創造新的收入來源」。

編譯來源：ScitechDaily