澳大利亚的研究人员已经开发并测试了一种方法,可以在地球上任何地方直接从空气中电解氢气,而不需要任何其他淡水来源。直接空气电解槽(DAE)可以吸收和转换大气中的水分,甚至是在低至“极度干燥”的4%湿度环境中。
上图:墨尔本大学的研究人员测试了一种“直接空气电解槽”,它可以利用环境湿度直接从空气中提取氢气,这意味着无论淡水供应如何,几乎可以在地球上的任何地方制造绿色氢气
这样的机器可能与澳大利亚这样的国家特别相关,澳大利亚雄心勃勃地想要成为清洁能源出口国,同时拥有巨大的太阳能潜力,但也存在普遍的干旱条件,获得清洁水的机会有限。将氢气生产与供水需求脱钩,可以或多或少地让绿色氢气在任何可以运输的地方生产出来。而且,由于水资源稀缺和太阳能潜力往往是齐头并进的,这可能对非洲、亚洲、印度和中东的大部分地区也是一件好事。
墨尔本大学的化学工程师想出了一个简单的设计:一个用两块平板作为阳极和阴极的电解槽。夹在两块板之间的是一种多孔材料,例如,三聚氰胺海绵,或烧结玻璃泡沫。这种介质浸泡在一种吸湿离子溶液中,这种化学物质可以自发地从空气中吸收水分。
将其连接到能源上,再将其暴露在空气中,氢气开始在阴极释放,氧气在阳极释放,就这么简单。研究人员认为,这是第一次直接从空气中提取氢气,而且,它的工作湿度可降至 4%,即使是澳大利亚红色中心的干燥地区,如爱丽斯泉(Alice Springs),其湿度也往往在 20% 左右。
研究人员测试了各种不同的吸湿性液体、多孔介质、厚度和其他参数,最终实现了 95% 左右的法拉第效率。研究小组发现,将直接空气电解槽(DAE)与平装本大小的太阳能电池板连接起来,每平方米(10.7平方英尺)的阴极每天能够产生3.7立方米(131立方英尺)的高纯氢。
上图:左:团队在几天内运行了一个小型原型。 右图:电解槽的简单结构。
该团队称,该技术在技术和结构上都是可行的,而且维护成本低。他们表示,下一步将在一系列恶劣条件和温度下进行测试,并逐步扩大规模。
该论文的首席研究员 Kevin Gang Li 博士说:“我们正在扩大 DAE 的规模,从五层堆叠到一米见方,然后是10米等等。我们可以在实验室里模拟干燥的气候,但那不是真正的沙漠。所以,我们想把它带到爱丽斯泉,花几个星期的时间,看看它的能力如何。”
这项研究发表在《自然通讯》杂志上。