生產綠色氫能的重大進展：首個熱力學可逆化學反應器誕生！

2019-07-20 13:43 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

一項新研究的作者表示，第一個熱力學可逆化學反應器能夠以純產品流的形式生產氫，這是化學工業(yè)向前邁出的“轉型”一步。

2019年5月27日發(fā)表在著名學術期刊《自然化學》(Nature Chemistry)上的研究對這種新型反應器進行了描述，通過一個固態(tài)氧氣瓶在反應物流之間傳輸氧氣，從而避免了反應物氣體的混合。

當反應氣流沿著反應軌跡運動時，這個儲層被設計成與反應氣流保持接近平衡，從而保留了對其所處環(huán)境的“化學記憶”。其結果是，氫以純產品流的形式生產，無需對最終產品進行昂貴的分離。這項研究由英國紐卡斯爾大學領導，由杜倫大學、愛丁堡大學和法國歐洲同步加速器輻射設施的專家參與，由工程和物理科學研究理事會(EPSRC)資助。

紐卡斯爾大學化學工程教授、主要作者伊恩·梅特卡夫教授說：化學變化通常是通過多種反應物混合在一起并加熱混合反應來實現。但是這導致了損失，反應物的不完全轉化和最終需要分離的產物的混合物。有了氫記憶反應堆，可以生產出純凈的、分離的產品，你可以稱它為完美的反應堆。

宇宙中最豐富的元素（氫）

氫是宇宙中最豐富的元素，通過水分子的分裂，向可再生能源的轉變導致了所謂的“綠色氫”增加。氫是一種清潔而有用的能源，可以用作燃料、發(fā)電，還可以通過天然氣網絡儲存和運輸。所有的過程（無論是化學、機械的還是電子的）在熱力學上都是不可逆的，如果沒有這些過程，效率就會降低。

這意味著，在傳統(tǒng)化學反應器中，當氫被生產出來時，它需要與其他產品分離，這是一個既昂貴又往往能源密集型的過程。在描述新系統(tǒng)時，該團隊展示了一個化學反應器，該反應器首次能夠接近熱力學可逆操作。水和一氧化碳反應生成氫氣和二氧化碳，該系統(tǒng)還可以防止碳以一氧化碳或二氧化碳的形式進入氫氣生產流程，從而避免產品受到污染。

研究小組將儲層“翻轉”得有點像開關，顯示出在系統(tǒng)中實現高轉換是可能的，這樣，二氧化碳和氫氣就可以作為純產物在反應堆的兩端產生。梅特卡夫教授補充說：傳統(tǒng)的氫生產需要兩個反應器和一個分離裝置，而我們的反應器在一個單元內完成所有步驟。當我們用氫演示這個概念時，記憶反應器的概念也可以應用到其他過程中。