两种最新制氢方法,本文主要内容关键词为:两种论文,方法论文,制氢论文,最新论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
我们都知道,氢和氧的混合燃烧时会释放出大量的热,而燃烧后的唯一产物就是水。它不同于目前大量应用的化石燃料和煤、石油、天然气等燃烧后放出大量的二氧化碳和有害气体如SO[,2],NO[,2]等,使环境受到了不同程度的破坏,如温室效应、酸雨、臭氧层的破坏等。氢气是公认的绿色能源,虽然氢元素在自然界普遍存在,但它却常常与其他物质混合在一起。目前生产氢燃料的方法(如从天然气中提取氢)不但能量效率差,而且还会污染环境。下面介绍制备氢气的两种新方法。
一、利用太阳光制氢
日本宇宙事业团和激发综合技术研究社开始共同研究开发这样一种新系统:在宇宙空间建起巨大的集光装置,把太阳光变成激光,从而加以利用。
在宇宙空间利用透镜和镜子一点一点地收集太阳光,并通过激光发生装置制作出激光。因为宇宙不像地面那样受气候左右,所以能稳定接受太阳光,并面向设置在海上的光催化剂装置发射制作出激光。
一旦对受到激光照射的水添加催化剂TiO[,2], 那么水就有效地被分解为氢气和氧气,化学反应方程式为:
由此而得到的氢将作为燃料电池的燃料来使用。另外,如果增加使氢气同空气中的二氧化碳反应,从而制作甲醇的设备,那么就有助于去除大气中多余的二氧化碳。
宇宙开发事业集团和激光综合技术研究所将在今年秋天着手试制室内的试验装置。
二、利用光合作用制氢
美国田纳西大学环境生物技术研究中心和橡树岭国家实验所的研究人员在英国《光化学与光生物学》月刊6号上发表文章, 论证了通过改变光合作用(植物利用阳光生产“食物”的过程)的方向来生产氢气的可能性。
研究人员从菠菜中提取了完整的光合综合体(光合系统Ⅰ)并给每个分离出来的光合综合体的一侧涂上一层铂原子。在加入电子给体后,这种“镀铂综合体”就可利用可见光生产氢气了。
光合作用是两个光合系统(称为光合系统Ⅰ和光合系统Ⅱ)共同作用的结果,这两上光合系统存在于植物的叶绿体中,通过连接结构结合在一起。
实验过程中,研究人员将光合系统Ⅰ与光合系统Ⅱ分离开来,即去掉光合系统Ⅱ和连接结构并使光合系统Ⅰ中的化学反应改变方向以生产氢气分子。
这是研究人员第一次用镀铂光合系统代表了人类有史以来制造的最小的纳米级氢气发生系统。
到目前为止,研究人员在让光合作用改变方向以生产氢气时必须给光合系统Ⅰ提供高能给体,如抗坏血酸盐。研究人员下一步需要分别提取光合系统Ⅰ和光合系统Ⅱ,然后再把它们“从头到脚”重新连接起来,从而使光合系统Ⅱ可以直接光合系统Ⅰ提供分解水分子过程中产生的电子。
如果实验成功,这一纳米级光合系统就可以不断地产生氢气和氧气,氢和氧的混合燃料燃烧时会释放出热量——燃烧后唯一的产物就是水。