據(jù)報(bào)道，西北大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出了一種高效、環(huán)保的方法來(lái)將氨轉(zhuǎn)化為氫。該研究成果已于近日被刊登在了世界著名期刊《焦耳》上，它是實(shí)現(xiàn)零污染、氫燃料經(jīng)濟(jì)的重要一步。

近年來(lái)，利用氨作為氫輸送載體的想法得到了廣泛的關(guān)注，因?yàn)榘北葰涓菀滓夯?，因此也更容易?chǔ)存和運(yùn)輸。

不過(guò)此前在實(shí)際操作中，利用氨來(lái)制取純凈的氫仍存在若干技術(shù)障礙，不過(guò)現(xiàn)在通過(guò)西北大學(xué)的新技術(shù)，障礙已被徹底掃除。

該研究報(bào)告的第一作者Sossina Haile表示，“氫燃料電池的弊端一直是缺乏用于輸送的基礎(chǔ)設(shè)施。運(yùn)輸氫既困難又昂貴，但是一個(gè)廣泛的氨水運(yùn)送系統(tǒng)已經(jīng)存在。

通過(guò)已有的氨水運(yùn)輸管道，我們向世界各地輸送大量用作化肥的氨水。如果你給我們氨水，我們研發(fā)出的電化學(xué)系統(tǒng)就能夠在無(wú)論大小的場(chǎng)地內(nèi)把這些氨水轉(zhuǎn)化為隨時(shí)可用于燃料電池的潔凈氫。”

具體而言，研究人員報(bào)告稱，他們能夠利用可再生能源來(lái)進(jìn)行氨到氫的轉(zhuǎn)化，而不是化石燃料熱能，因?yàn)檫@項(xiàng)工藝的工作溫度（250攝氏度）比傳統(tǒng)方法（500-600攝氏度）要低很多。

其次，新技術(shù)產(chǎn)生的純氫不需要從任何未反應(yīng)的氨水或其他產(chǎn)品中分離出來(lái)。

第三，這個(gè)過(guò)程是高效的，因?yàn)樗刑峁┙o這個(gè)裝置的電流都將全部直接用于生成氫，而不會(huì)因?yàn)榧纳磻?yīng)而造成任何丟失。

不僅如此，這項(xiàng)新技術(shù)還有一個(gè)額外的優(yōu)勢(shì)，那就是由于制取出來(lái)的氫是純凈的，它們可以直接進(jìn)行加壓處理以便于高密度儲(chǔ)存，只需增加電能即可。

報(bào)告還稱，為了完成這種轉(zhuǎn)化，研究人員建造了一個(gè)獨(dú)特的帶有質(zhì)子導(dǎo)電膜的電化學(xué)電池，并將其與氨分解催化劑結(jié)合起來(lái)。

Haile解釋稱，“氨首先與可以將其分解為氮和氫的催化劑相遇。這些氫立即被轉(zhuǎn)化為質(zhì)子，然后質(zhì)子經(jīng)電力驅(qū)動(dòng)穿過(guò)我們的電化學(xué)電池中的質(zhì)子傳導(dǎo)膜。通過(guò)不斷地處理掉氫，我們推動(dòng)這種反應(yīng)進(jìn)行的比原本更徹底。

這就是所謂的勒夏特列原理。通過(guò)去除氨分解反應(yīng)的產(chǎn)物之一，也就是氫，我們將推動(dòng)反應(yīng)不斷進(jìn)行，這將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越單單依靠氨裂解催化劑所能達(dá)到的程度?！?/p>

研究人員還稱，氨分解產(chǎn)生的氫氣可以用于燃料電池。與傳統(tǒng)電池一樣，燃料電池通過(guò)將化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能。而與傳統(tǒng)電池不同的是，只要有燃料供應(yīng)，燃料電池就能發(fā)電，永遠(yuǎn)不會(huì)沒(méi)電。

氫是一種清潔的燃料，當(dāng)它在燃料電池中消耗時(shí)，產(chǎn)生的副產(chǎn)品只有水。這與化石燃料形成鮮明對(duì)比，化石燃料產(chǎn)生二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等導(dǎo)致氣候變化的溫室氣體。

Haile預(yù)計(jì)，這項(xiàng)新技術(shù)可能會(huì)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域帶來(lái)特別大的變革。

根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（Environmental Protection Agency）的數(shù)據(jù)，2018年，汽車、卡車、火車、輪船、飛機(jī)和其他交通工具的人員和貨物運(yùn)輸占美國(guó)溫室氣體排放的28%，超過(guò)其他任何經(jīng)濟(jì)部門。

多年來(lái)，Haile和她的團(tuán)隊(duì)在燃料電池領(lǐng)域已經(jīng)取得了重大的進(jìn)展。作為他們研究工作的下一步，他們正在探索以對(duì)環(huán)境友好的方式制取氨的新方法。

責(zé)任編輯：PSY