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海水制氢的技术桎梏及解决办法

      海水制氢要实现了吗?近期,澳大利亚皇家墨尔本理工大学的科研人员,成功研制出了一种催化剂,据说可以将海水高效制成氢气,每制造1公斤氢气只需2澳元(约合人民币10元);一旦这项技术真的能成功应用到实际生活中的话,届时将会掀起一场技术革命。

 

1、N-NiMo3P纳米片催化剂

       早在上世纪70年代,就曾有人提出了海水制氢这个概念。那时候正处于石油危机时期,许多国家深陷能源短缺之苦。在这种情况下,氢能源的突破就成了各国科学家的重中之重;然而由于各种技术桎梏的原因,最终这个概念仅仅只是存在于纸面上。直到最近澳大利亚科学家公布了自己的研究成果,这才让海水制氢这个概念得到了一丝突破。

 

 

1)根据澳大利亚科学家发表的论文得知,他们之所以能成功实现海水制氢,主要就是因为发明了一款高效的催化剂,N-NiMo3P纳米片。

2)这款催化剂的妙处就在于,它可以提高海水中碳酸盐和硼酸盐离子的浓度,这样就使海水的电流密度变高。随着海水的导电性增强,海水就能够得到完全的电解。轻而易举就制得了氢气。

 

 

3)在这个过程中,还不会产生氯气和碳排放物,真正实现了什么叫清洁能源。最关键的是,用这种催化剂来制取氢气,根本不需要将海水进行脱盐处理,很好的解决了海水淡化的问题。可以说,这款催化剂的横空出世,是海水制氢历史中一个里程碑式的跨越。

2、海水制氢的三个桎梏

 

       说到这里可能有人会问了,海水制氢真的有这么难吗?不就是将海水中的氢元素和氧元素分离出来吗?话是这么说,但真正放到现实层面上来进行操作的话,你会发现要克服的问题很多很多。

 

1)首先就是海水需要淡化的问题。假如直接用海水来制取氢气的话,海水中高浓度的氯离子会腐蚀电极。久而久之,制氢装置就没法用了。所以要想制取氢气,就必须先解决海水脱盐的问题。但如果要将这么多海水直接脱盐成淡水,那成本高到超乎想象。

2)举个例子,假如想要盐和水进行分离,最简单的办法就是用蒸馏法将水给煮出来。但这样的做法带来的代价就是,需要给蒸馏装置提供源源不断的能量,比如煤和电什么的,不然的话这么多水根本煮不开。

 

 

3)如果是煮一吨两吨水还好,但如果煮上整个海洋中的水,那消耗的能量简直突破天际。所以用蒸馏法来制作淡水的操作,目前只有卡塔尔和阿联酋这种袖珍土豪国才能玩得起。

4)除了海水脱盐以外,要想实现海水制氢的话,还有一个问题就是要控制污染。由于海水中有大量的碳酸盐,所以一旦制氢成功,势必会释放出大量的二氧化碳。这对整个环境是极其不利的

 

 

5)现如今空气中的二氧化碳含量已经很高了,到时候如果还要从海水中释放源源不断的二氧化碳的话,那空气就别想干净起来了。

6)于海水制氢的第三个难度,就是催化剂的效能太低。效能低意味着产量低,如果用好几百吨海水制得的氢气还不如一公斤石油的话,那估计没有多少资本家想要涉足这个行业了。

 

 

3、型催化剂的三大妙处

 

1)为了能够让资本家们有活干,澳大利亚的科学家才会加班加点的赶制出这款N-NiMo3P纳米片催化剂。有了这款催化剂以后,以上的三个问题都不是问题了。

2)先这款催化剂可以及时将氯离子转化成次氯酸盐,以防止过多的氯离子腐蚀电极。这样就不需要再将海水进行淡化了,极大的节省了一个既耗时间又耗钱的环节。

 

 

3)次,这款催化剂上的表面材料可以吸收大量的二氧化碳。这样就能防止在制氢过程中,有关设备向空气中排放过多二氧化碳,很好保护了环境。

4)款催化剂的效能也是很高的。根据澳大利亚科学家的实验,这款催化剂可以将水完全转化成氢气和氧气。也就是说,有多少水就转化成多少氢气,能源利用率高达100%。这事儿换成石油也做不到。所以说,这款催化剂确实可以称得上是海水制氢的一个里程碑。

 

 

5)根据澳大利亚科学家的描述,这款催化剂不光效能高,成本还比较低廉。制作一公斤的氢气,仅仅只需要2澳元。相比于石油来说,这点钱简直就是白菜价;正因如此所以许多业内人士纷纷开始推测。一旦这项技术应用到市场上,将会给整个能源市场带来一番新的变革。尤其是在氢能源领域,可能会创造出无数个造富神话。

 

 

4、对能源市场冲击有多大?

1)根据相关数据显示,氢能源的能量密度使最高的,它是汽油的3倍,酒精的3.9倍,煤炭的4.5倍。如果用氢能源来替代石油和煤炭的话,到时候只需要一点点燃料,就能实现巨大的工业输出。

2)最关键的是,相比于石油个煤炭这些化石能源,氢能源的供应堪称无限量。毕竟有海水的地方就有氢,这么多的海水,估计人类生生世世都用不完。所以一旦氢能源真正大规模应用到市场上的话,到时候人类的能源可以说是无穷无尽

 

 

3)除了能量密度高和供应无限量以外,氢能源的成功实现对环境也是一大利好。假如未来的几十年,咱们还是停留在化石能源时代。那就意味着空气中的二氧化碳和硫化物浓度将会上升到一个恐怖值,这样根本不利于人类的可持续发展。

4)如果能够用氢能源替代化石能源的话,由于氢能源的最终排放物是水,所以基本上不会对环境造成什么影响,真正做到了什么叫零排放。所以说,假如这项技术真正实现的话,到时候人类将会拥有源源不断的清洁能源。

 

 

5)而且到了那个时候,许多像马斯克一样的先驱企业家势必会入驻这个行业,将整个能源的产业格局进行一番深度架构。由此催生出来的产业链规模,将会是千亿级别的。到时候又会涌现出无数个亿万富翁,而北上深和纽约洛杉矶的房价也会应势上涨了。

5、能耗问题没解决

 

1)当然了,说了这么多,有一个最关键的问题还没提到,那就是用这款催化剂制氢的能耗有多大?毕竟海水制氢靠的就是电,假如制一次氢气需要消耗电量超过氢气收益的话,那就意味着这个海水制氢不具备可行性了。

 

 

2)毕竟人们用海水制氢的目的,就是为了能获得丰富且廉价的能源。如果制氢成本太过高昂的话,那基本上这个项目也就告吹了。

3)然而,在澳大利亚科学家发表的这篇论文中,所有海水制氢的优点都提到了,就是唯独不提制氢过程中所消耗的电量。这样一看,他们的这个实验还“有待完善”。或者说,这又是一次停留在实验室中的海水制氢法。

 

 

4)毕竟催化剂只能改变化学反应的条件和效率,不能改变质量守恒和能量守恒两大定律。并且催化剂不会参加反应,也不存在消耗。所以澳大利亚科学家的这个实验,还是属于能耗极大的电解水制氢。他们只说了催化剂的高效,并没有谈到电能的消耗。

5)由此看来,澳大利亚科学家仅仅只是发明了N-NiMo3P纳米片这款神奇的催化剂,并没有实现真正的海水制氢。换句话说,没有实现成本低廉的平民级海水制氢。

 

 

 

      当然了,虽然澳大利亚科学家仍然没有突破海水制氢的最终桎梏,但他们好歹也让这个进程向前走了一步。至于今后的路该怎么走,就得看后面的天才科学家们如何大显身手了。

       总的来说,海水制氢之所以没有实现,主要也是四个因素所致:氯离子腐蚀电极,容易排污,产出比太低,以及能耗太大;澳大利亚的科学家虽然解决了前三项问题,但最后一个能耗太大的问题,依旧没有得到解决;而且这个问题才是整个制氢环节中的重中之重。只有解决了这个问题,海水制氢才算得上是真正的成功,否则一切都只是水中月、镜中花。

 

 
发布时间:2023/4/4 6:36:20 查看:514次

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