科学家研发热力学可逆氢反应器直接生产纯净

作者:物理

  氢是一种非常有用的燃料,可用于工业以及氢动力汽车。尽管氢是地球上最丰富的元素,却很难捕获和提纯,相关过程能耗多,而且不环保。据报道,英国纽卡斯尔大学领导的一个国际科学家团队,首次研发出热力学可逆的氢化学反应器。

  这一新型氢气发生器通过固态氧储层,在反应气流之间传输氧气,避免反应气体混合。该储层与反应气流保持接衡的状态,当反应气流沿着反应轨迹运动时,能够保留对其所处环境的“化学记忆”。其结果是,氢以纯产品流的形式产生,无需对最终产品进行昂贵的分离。

  纽卡斯尔大学化学工程教授、主要研究人员Ian Metcalfe教授说:“化学变化通常是通过多种反应物混合并加热的反应实现的。但这一过程耗时耗能,反应物转化不完全,最终的混合产物需要分离。有了氢记忆反应器,我们可以生产出纯净的、分离的产品,近乎完美。”

  氢是一种清洁能源,通常通过分裂水分子获得。在热力学上,目前的化学、机械或电气分离方法都是不可逆的。这意味着所生产的氢必须从其他产物中分离出来,这是一个漫长低效的过程。新反应器接近热力学可逆操作,可以更快更有效地生产绿色氢。科学家称其为“一步单元”。

  水和一氧化碳反应生成氢气和二氧化碳,碳很容易被携带到最终产品中。新反应器阻止碳以一氧化碳或二氧化碳的形式进入所生产的氢气流中,避免产品受到污染。根据研究小组的设计,储层的“翻转”有点像开关,在系统中可以快速实现转换,这样,二氧化碳和氢气就可以作为纯产物在反应器的两端产生。Metcalfe教授补充说:“传统生产氢的过程,需要两个反应器和一个分离装置,我们的反应器可以在一个装置内完成所有的步骤。除了用于生产氢,记忆反应器的概念也可以应用到其他生产过程中。”

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