利用陽光從廢水中吸收氫氣

在數以千計的從塑料到肥料的普通產品生產中，氫是至關重要的組成部分，但生產純氫既昂貴又耗能。現在，普林斯頓大學的一個研究小組利用陽光將氫從工業廢水中分離出來。

在2月19日發表在《能源與環境科學》雜志上的一篇論文中，研究人員報告說，他們的過程將可分解水產生氫的可擴展技術的當前接受速度提高了一倍。

該技術使用具有“瑞士奶酪”黑硅界面的特殊設計的腔室來分解水并隔離氫氣。在消耗廢水中的有機物時，細菌會產生電流，從而有助于該過程。電流又有助于水的分解過程。

該團隊由土木與環境工程學教授Zhiyong Jason Ren和安德林格能源與環境中心領導，從釀酒廠中選擇了廢水進行測試。他們使廢水流經處理室，使用燈來模擬陽光，并觀察有機化合物分解和氫氣泡上升。

圣地亞哥州立大學化學與生物化學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產生燃料”。

研究人員說，這項技術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氫化合物。然后，化學品制造商將氫氣與碳或氮混合，生成高價值的化學品，例如甲醇和氨。兩者是合成纖維，肥料，塑料和清潔產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，但化學工業目前是氫氣的最大生產者和消耗者。根據能源信息署(Energy Information Administration)2016年的報告，在高度工業化的國家中生產化學藥品比生產鋼鐵，鋼鐵，金屬和食品需要更多的能源。該報告估計，在未來的二十年中，生產基礎化學品將繼續是最大的工業能源消費國。

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

根據研究人員的說法，這是首次將實際廢水而不是實驗室制備的溶液用于光催化生產氫氣。研究人員說，該團隊連續四天連續生產氣體，直到廢水用完為止，這非常重要，因為從歷史上看，使用水生產化學藥品的類似系統在使用數小時后就失效了。研究人員通過監測細菌產生的電子數量來測量氫的產生，該數量與所產生的氫數量直接相關。Ren說，該測量在類似實驗室實驗中處于高端狀態，是有潛力用于工業用途的技術的兩倍。