Bumper Dejess，Andlinger能源与环境中心拍摄
氢是制造从塑料到化肥的数千种常见产品的关键成分，但生产纯氢既昂贵又需要能源密集型结构。现在，普林斯顿大学一个研究小组利用阳光将氢从工业废水中分离出来，以一种可扩展的方式将先前从水中分离氢的标准提高了一倍。
氢是制造从塑料到化肥的数千种常见产品的关键成分，但生产纯氢既昂贵又能源密集。现在，普林斯顿大学的一个研究小组利用阳光从工业废水中分离出氢气。
这项研究成果论文在2月19日发表在《能源与环境科学》杂志上，研究人员报告说，他们的工艺使目前公认的通过分解水来生产氢气的可扩展技术的速度翻了一番。
这项技术使用了一个特殊设计的带有"瑞士奶酪"黑硅界面的小室来分离水和分离氢气。在废水中消耗有机物时，产生电流的细菌有助于该过程；反过来，电流又有助于水的分解过程。
由土木与环境工程教授、安特林格能源与环境中心的任志勇（音译）领导的研究小组选择了啤酒厂的废水进行试验。他们让废水流过试验室，用灯模拟阳光，观察有机化合物分解和氢气泡上升。
圣地亚哥州立大学化学与生物化学副教授兼研究员景谷说，这个过程"允许我们处理废水，同时产生燃料"。研究人员说，这项技术可能会吸引炼油厂和化工厂的普及使用，它们通常利用化石燃料生产自己的氢气，因此会面临着清洗废水的高额成本。
从历史上看，工业制氢过于依赖于石油、天然气或煤炭，以及一种能源密集型方法，该方法涉及用蒸汽处理碳氢化合物原料。然后，化学生产商将氢气与碳或氮结合，生产出高价值的化学产品，如甲醇和氨。这两种是合成纤维、肥料、塑料和清洁产品等日常用品的成分。
虽然氢可以用作汽车燃料，但化学工业目前是最大的氢生产和消费领域。根据美国能源信息管理局2016年的一份报告，在高度工业化的国家生产化学品比生产钢铁、金属和食品需要更多的能源。报告估计，未来20年，生产基本化学品将继续成为能源的最大工业消费国。
"这对化学和其他工业来说是一个双赢的局面，"这项研究的第一作者、安德林格中心的副研究学者陆路说。"通过这种制氢工艺，他们可以节省废水处理和能源使用。"
据研究人员称，这是第一次真正的基于废水的实验研究，而不是实验室制造的溶液，已经被用于光催化制氢。研究人员说，研究小组通过连续4天生产这种气体，直到废水耗尽，这是非常重要的，因为从水中生产化学物质的类似系统在使用了几个小时后就出现了故障。研究人员通过监测细菌产生的电子数量来测量氢的产生，这与产生的氢量直接相关。雷恩说，在类似的实验室实验中，这种测量方法是高端的，是具有工业应用规模潜力的技术的两倍。
任志刚说，他认为这项技术具有很强的可扩展性，因为用于分离氢气的气室是模块化的，可以将一些气室堆放起来，以处理更多的废水并产生更多的氢气。
虽然生命周期分析尚未完成，研究人员表示，这一过程至少将是能源利用向前推进了一小步，这种能源利用方式有望消除化石燃料创造氢气的历史。研究人员说，他们可能在未来试验生产更多的氢气和其他气体，并期待着将这项技术应用到工业上。
閱讀更多 皙梓博士 的文章
