西班牙团队开发微波诱导的低温电解法制氢技术

西班牙的研究人员开发出了在低温(<250℃)下,通过微波引发的固态离子材料氧化还原活化为媒介的水电解法,无需接触电极就能生产氢气。有关微波诱导的低温电解法制氢技术的论文发表在《自然能源》上。

西班牙团队开发微波诱导的低温电解法制氢技术

微波诱导氧化还原循环示意图。掺杂陶瓷材料的微波辐照诱导其还原并引发气态氧的释放。在微波关闭时输入合适的扫气,通过气体脱氧使材料重新氧化,并形成有价值的分子能量载体。


通过太阳能热化学或光催化水分解和水电解产生的H 2已成为一种可持续的替代方法,其现场温室气体的贡献可忽略不计。在热化学循环,水分子的要求极高能量分解(ΔH ħ 2 ö = 285kJmol -1)通常通过使用再生能量载体(分子或固体剂,如金属或陶瓷),将水还原生成H2。水的氧化还原活化通常通过非常高的温度加热或电的方法进行,以实现这种非自发的平衡限制反应,即,具有大的正吉布斯自由能变化(ΔG ħ 2O)。

诸如微波加热之类的电磁工艺有望实现智能制造和激活化学反应,并能够在没有接触电极和传统电解槽限制的情况下实现电化学操作,这些条件限制了操作条件和设备的复杂性。在这里,我们报告了由微波触发的固态离子材料的氧化还原激活介导的水的非接触式H 2产生。仅通过微波辐射即可实现水分解,这可以在非常低的温度(<250°C)下实现陶瓷氧化物的化学氧化还原循环。-Serra等。

西班牙团队开发微波诱导的低温电解法制氢技术

Sankey能量图,显示了用于制氢的完整微波辅助氧化还原循环的能量分布。CGO再氧化产生的多余热量被重新利用,以提供还原步骤所需的能量。

通过与非平衡g掺杂的CeO 2反应来还原水,该CeO 2以前是通过单独施加微波进行原位电化学脱氧的。微波驱动的还原通过瞬时电导率升高和O 2释放来识别。

首先,微波与晶体氧化物相互作用,导致电导率的瞬时上升,伴随着材料的还原(脱氧)。

第二步涉及通过与活化材料的自发反应将水分解,这导致直接形成H 2并对该材料进行再氧化。

这个过程是可循环的。H 2的产率和能量效率取决于材料和功率。低能量分子(H 2 O或CO 2)的脱氧导致形成能量载体,并与Sabatier反应器集成后可产生CH 4。 获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

研究人员建议,该方法可以扩展到其他反应,例如加强碳氢化合物的合成或氧化。

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