鐵鏽也可以幫助製氫?不僅便宜、製氫量還提高 25 倍

發佈日期: 2020 年 03 月 20 日 9:46 | 作者: | 分類: 產業資訊

氫燃料電池不會排放任何廢氣、只會產生乾淨的純水,日本、南韓、丹麥等國紛紛把氫能視為未來的重要綠色能源,同時也一直在尋找經濟永續的製造氫氣方法,而現在日本科學家透過「鐵鏽」,研發出低成本、高效率光催化製氫解決方案。

為了實現氫能社會,科學家目前正絞盡腦汁找出便宜、經濟又環保的製氫方式,目前人們大多都用水蒸氣或天然氣蒸氣重組反應合成氫氣,但過程也會產生二氧化碳,不怎麼環保;另一種方法則是電解水製氫,人們可運用再生能源電力與該技術來分解水,進而製造氫氣與氧氣,只是耗能又不省水,基本上只有 5% 氫氣來自電解水製氫。

而在 1970 年代則有科學家研發出光催化製氫,透過二氧化鈦(TiO2)光催化劑讓陽光、紫外光來分解水並製造氫、氧,最後再將氫氣用於燃料電池,只是二氧化鈦製氫量往往不高,若要提高效率,得採用釕、白金與鎘等或昂貴或具有毒性的金屬,種種緣由下,目前氫能尚未成為熱門能源。

不過現在東京理科大學已經找到相較之下超級便宜的光催化劑材料:針鐵礦(α-FeOOH)。

針鐵礦是常見的鐵氧化物,顏色為黃棕、暗棕色,具有漂亮彩虹金屬光澤的七彩針鐵礦則是金瓜石礦區代表性礦物之一,而針鐵礦也是煉鐵重要原料,不僅來源廣泛、市場也不陌生。團隊首先在容器中準備水、甲醇與光催化劑針鐵礦,最後再用氙氣燈照射針鐵礦,再觀察氫氣與產業的產量,東京理科大學研究指出,製氫量不僅是二氧化鈦版本的 25 倍、可連續 400 小時製氫,針鐵礦還可以阻止容器中的氫氣與氧氣再耦合( re-coupling),進而降低爆炸危機。

氫氣跟天然氣一樣,也會因為外洩而發生爆炸,且氫氣無色無味,又能自燃,會產生高溫但沒有顏色的火焰,氫氣在空氣中的體積濃度在 4.0%~75.6% 之間時,遇火源就會爆炸,就像去年 5 月南韓江陵市氫氣工廠儲氫罐也發生死亡爆炸意外,專家調查後發現,氫氣罐外洩、最後接觸火源引起爆炸。

團隊接下來也會開始研究氧氣與針鐵礦的相互反應,他們發現移除氧氣後,反應就會完全停止。目前研究已發表在《Chemistry: A European Journal》。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:Flickr/Zero Emission Resource Organisation CC BY 2.0)

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