博士后研究员Jamie Kee和Su Ha教授以及他们开发的用于生产纯压缩氢的新型反应器。
华盛顿州普尔曼 – 一种从乙醇和水生产氢气的新型节能方法有可能使清洁氢燃料成为汽油为汽车提供动力的更可行的替代品。
华盛顿州立大学的研究人员在一种新型的转换系统中使用乙醇和水的混合物以及少量的电力来生产纯压缩氢。这项创新意味着氢气可以在加油站现场制造，因此只需要运输乙醇溶液。这是消除运输高压氢气需求的重要一步，高压氢气一直是其用作清洁能源燃料的主要绊脚石。
“这是一种思考如何生产氢气的新方式，”Gene and Linda Voiland化学工程与生物工程学院教授、发表在《应用催化A》杂志上的论文的通讯作者Su Ha说。“如果有足够的资源，我认为它很有可能在不久的将来对氢经济产生重大影响。
使用氢气作为汽车燃料是一种有前途但未实现的清洁能源。像电动汽车一样，氢燃料电池驱动的汽车不会排放任何有害的二氧化碳。与电动汽车不同，它可以在几分钟内在加氢站加满氢气。
然而，尽管氢技术前景广阔，但在燃料箱中储存和运输高压氢气会带来重大的经济和安全挑战。由于这些挑战，美国几乎没有氢气基础设施，该技术的市场渗透率非常低。
在他们的工作中，WSU研究人员创建了一个带有阳极和阴极的转换系统。当他们用催化剂将少量电力放入乙醇和水的混合物中时，他们能够电化学地产生纯压缩氢。来自反应的二氧化碳以液体形式捕获。
转换方法不必运输危险的氢气，而是意味着可以使用现有的乙醇运输基础设施，并且可以在加油站轻松安全地按需生产压缩氢气。
“我们已经在每个加油站使用含乙醇的汽油，”Ha说。“你可以想象，乙醇水混合物可以很容易地使用我们现有的基础设施输送到当地的加油站，然后使用我们的技术，你可以生产出准备泵入氢燃料电池汽车的氢气。我们根本不需要担心氢气的储存或运输。
该团队开发的电化学系统使用的电量不到纯水分解的一半，这是研究人员研究的另一种脱碳制氢方法。研究人员没有在后期努力压缩氢气，而是通过压缩液态乙醇混合物来使用更少的能量，从而直接产生已经压缩的氢气。
“乙醇在水中的存在改变了化学性质，”该论文的共同主要作者Wei-Jyun Wang说。“我们实际上可以在比纯水电解通常需要的低得多的电压下进行反应。
他们的系统也不需要像其他水分解方法那样昂贵的膜。然后，电化学反应产生的氢气即可使用。
“提供水电解的低电能成本替代方案，并且可以在生产压缩氢气的同时有效捕获二氧化碳的过程可能对氢经济产生重大影响，”Voiland School博士后研究员Jamie Kee说。“这真的很令人兴奋，因为有很多方面可以改善氢气的生产方法。
研究人员正在努力扩大这项技术的规模，并以持续的方式进行操作。他们还在努力利用液体中捕获的二氧化碳。
这项工作由气体技术研究所和美国能源部RAPID制造研究所资助。
苛性碱水相电化学重整（CAPER）工艺可以将水相乙醇转化为高压高纯度氢气（H2）在比传统方法更低的电池工作温度和电压下。此外，任何二氧化碳（CO2）产生的乙醇电化学氧化被苛性碱电解质溶液捕获。在不使用膜的情况下，唯一的气相物质是H2.CAPER工艺实现了压缩和纯H的工艺强化2通过消除下游分离和外部压缩步骤的需要进行生产。所有压缩都在液相反应物上进行，以规避效率较低的气相压缩。本研究使用高压间歇电化学反应器来证明CAPER重整过程的能力，并研究了操作条件下的催化行为。我们的Tafel分析表明，碳载体上的钯和铂纳米颗粒在苛性电解质条件下（交换电流密度（i0） > 1 ×10-5 一厘米-2），而碳载体上的非高贵纳米颗粒显示出较差的活性。唯一的气相产物被加压H2其法拉第效率确定为100%。交换电流密度不受高压操作的影响。与Ag/AgCl相比，施加的阳极电位从-500 mV增加到-200 mV，因此阳极对不需要的副产物醋酸盐的碳选择性从17%增加到63%。
华盛顿州立大学是一所公立赠地研究型大学，其旗舰和最古老的校园位于华盛顿州普尔曼。华盛顿州立大学成立于1890年，也是美国西部最古老的赠地大学之一。它的本科入学人数为24，278人，总入学人数为28，581人，是华盛顿州仅次于华盛顿大学的第二大高等教育机构。它被归类为“R1：博士大学 – 非常高的研究活动”。
原文：Hydrogen production method opens up clean fuel possibilities – WSU Insider
Caustic Aqueous Phase Electrochemical Reforming (CAPER) of Ethanol for Process Intensified Compressed Hydrogen Production – ScienceDirect
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