在數(shù)以千計(jì)的從塑料到肥料的普通產(chǎn)品生產(chǎn)中，氫是至關(guān)重要的組成部分，但生產(chǎn)純氫既昂貴又耗能?，F(xiàn)在，普林斯頓大學(xué)的一個(gè)研究小組利用陽光將氫從工業(yè)廢水中分離出來。

在2月19日發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上的一篇論文中，研究人員報(bào)告說，他們的過程將可分解水產(chǎn)生氫的可擴(kuò)展技術(shù)的當(dāng)前接受速度提高了一倍。

該技術(shù)使用具有“瑞士奶酪”黑硅界面的特殊設(shè)計(jì)的腔室來分解水并隔離氫氣。在消耗廢水中的有機(jī)物時(shí)，細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生電流，從而有助于該過程。電流又有助于水的分解過程。

該團(tuán)隊(duì)由土木與環(huán)境工程學(xué)教授Zhiyong Jason Ren和安德林格能源與環(huán)境中心領(lǐng)導(dǎo)，從釀酒廠中選擇了廢水進(jìn)行測(cè)試。他們使廢水流經(jīng)處理室，使用燈來模擬陽光，并觀察有機(jī)化合物分解和氫氣泡上升。

圣地亞哥州立大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)副研究員兼助理教授顧靜說，這一過程“使我們能夠處理廢水并同時(shí)產(chǎn)生燃料”。

研究人員說，這項(xiàng)技術(shù)可能吸引煉油廠和化工廠，這些工廠通常使用化石燃料生產(chǎn)自己的氫氣，并且面臨著清洗廢水的高昂成本。

從歷史上看，制氫一直依賴于石油，天然氣或煤炭，而這種能源密集型的方法涉及用蒸汽處理碳?xì)浠衔铩Ｈ缓?，化學(xué)品制造商將氫氣與碳或氮混合，生成高價(jià)值的化學(xué)品，例如甲醇和氨。兩者是合成纖維，肥料，塑料和清潔產(chǎn)品以及其他日常用品中的成分。

盡管氫氣可以用作車輛燃料，但化學(xué)工業(yè)目前是氫氣的最大生產(chǎn)者和消耗者。根據(jù)能源信息署(Energy Information Administration)2016年的報(bào)告，在高度工業(yè)化的國(guó)家中生產(chǎn)化學(xué)藥品比生產(chǎn)鋼鐵，鋼鐵，金屬和食品需要更多的能源。該報(bào)告估計(jì)，在未來的二十年中，生產(chǎn)基礎(chǔ)化學(xué)品將繼續(xù)是最大的工業(yè)能源消費(fèi)國(guó)。

研究的第一作者，安德林格中心的副研究員盧璐說：“這是化學(xué)工業(yè)和其他工業(yè)的雙贏局面。” “通過這種制氫工藝，他們可以節(jié)省廢水處理并節(jié)省能源使用。”

根據(jù)研究人員的說法，這是首次將實(shí)際廢水而不是實(shí)驗(yàn)室制備的溶液用于光催化生產(chǎn)氫氣。研究人員說，該團(tuán)隊(duì)連續(xù)四天連續(xù)生產(chǎn)氣體，直到廢水用完為止，這非常重要，因?yàn)閺臍v史上看，使用水生產(chǎn)化學(xué)藥品的類似系統(tǒng)在使用數(shù)小時(shí)后就失效了。研究人員通過監(jiān)測(cè)細(xì)菌產(chǎn)生的電子數(shù)量來測(cè)量氫的產(chǎn)生，該數(shù)量與所產(chǎn)生的氫數(shù)量直接相關(guān)。Ren說，該測(cè)量在類似實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中處于高端狀態(tài)，是有潛力用于工業(yè)用途的技術(shù)的兩倍。