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印度理工學(xué)院孟買分校的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種利用電解過程中的磁性催化劑來生產(chǎn)氫的新方法。達(dá)到降低能耗。
高中物理告訴我們，生產(chǎn)氫最簡單的方法是把水分解成氫和氧。但是這種方法需要能量(電)，因?yàn)闅浜脱踔g的化學(xué)鍵非常強(qiáng)。此外，如果你已經(jīng)有電了，為什么不直接用它還要再生產(chǎn)氫呢？水的分解——電解——本質(zhì)上意味著氫只被用作能量儲(chǔ)存，而不是能量來源。
然而，盡管一些科學(xué)家試圖找到產(chǎn)生這種氣體的替代方法——比如使用生物質(zhì)或微生物讓金屬與水和二氧化碳發(fā)生反應(yīng)——但其他人堅(jiān)持使用電解，試圖通過降低能源消耗來改善這一過程。
印度理工學(xué)院孟買分?；瘜W(xué)系的三位教授——Jayeeta Saha、Ranadeb Ball和Chandramouli Subramanian——就在這樣的探索中取得了成功。他們的工作已發(fā)表在《ACS可持續(xù)化學(xué)&工程》上。專家們已經(jīng)證明，他們的催化劑能夠在低能耗的狀況下加速氫氣生產(chǎn)。
在電解過程中，兩個(gè)電極通過水，電流通過電極。眾所周知，鉑、銠和銥等金屬能加速電解，但它們價(jià)格昂貴，因此不受歡迎。
印度理工學(xué)院孟買分校的研究人員用像萬壽菊一樣排列的碳納米花制成了一個(gè)電極，并添加了氧化鈷。然后，他們放置電極的實(shí)驗(yàn)燒杯外放置兩個(gè)磁鐵，磁場來滋養(yǎng)電場。Subramanian告訴《量子》雜志，磁鐵小于300毫特斯拉，和普通冰箱磁鐵一樣。
結(jié)果是：產(chǎn)生的氫是沒有磁場的三倍，能源消耗減少了19%。
當(dāng)然，這并不是第一次有人試圖利用磁場來提高電解過程中的氫產(chǎn)量。
Subramanian說，在過去幾年里，許多研究人員對這個(gè)領(lǐng)域有了新的看法。
這項(xiàng)研究的獨(dú)特之處在于，你可以在一段時(shí)間后把磁鐵拿出來，系統(tǒng)就會(huì)正常工作。這意味著磁鐵不需要被納入電解池的結(jié)構(gòu)中。
一旦你使襯底(電極)磁化，它將保持磁化一段時(shí)間，即使磁鐵已經(jīng)被移除——因?yàn)殁挶旧砭褪且环N很好的磁性材料，它將保持磁性即使磁場被移除。
“我們的催化劑旨在延長磁化時(shí)間”Saha說：“關(guān)鍵是開發(fā)一種協(xié)同碳-金屬氧化物界面。”
如果你正在使用電磁鐵，它需要電，你可以關(guān)掉電源，系統(tǒng)將繼續(xù)運(yùn)行。單次暴露在磁場中就足以進(jìn)行超過45分鐘的高速制氫。這有一個(gè)明顯的優(yōu)勢——很容易以低成本將磁鐵集成到現(xiàn)有的設(shè)計(jì)中。該研究的另一位作者鮑爾說：“我們可以直接在現(xiàn)有的電池中使用改進(jìn)的設(shè)置，而不改變電池的設(shè)計(jì)或操作模式?！?/span>
商業(yè)化的潛力
在一個(gè)更強(qiáng)的磁場中加入更多的磁鐵并不會(huì)產(chǎn)生更多的氫。薩勃拉曼尼亞說，在大約250毫特斯拉時(shí)，它達(dá)到飽和。
所以，這個(gè)系統(tǒng)的本質(zhì)是，通過使用磁鐵，你可以減少堆棧中的單位數(shù)量。在沒有磁場的情況下，一堆氫氣每小時(shí)能產(chǎn)生1立方米的氫氣，有磁場的情況下每小時(shí)能產(chǎn)生3立方米的氫氣。
現(xiàn)在，研究人員正在“與一個(gè)工業(yè)伙伴密切合作”，將這一過程商業(yè)化。Subramanian說：“我們希望看到一種國產(chǎn)的、基于磁體的電解系統(tǒng)，能夠以成本效益高的方式提供氫?！?/span>
