瑞典研究人员开发了一种高效制氢的新方法，将氧气和氢气的生成分离，消除了爆炸风险和对稀土金属的需求，效率高达 99%。这一创新有望更容易地与可再生能源相结合，并具有巨大的商业应用潜力。

瑞典的科学家们开发出了一种创新方法，可以更高效地产生氢能。这一工艺将水分离成氧气和氢气，消除了两种气体结合的危险可能性。

这种新方法由位于斯德哥尔摩的 KTH 皇家理工学院开发，它与生产氢气的标准电解过程分离，后者通过电流分裂水分子。与现有系统不同的是，它能分别产生氧气和氢气，而不是同时在同一个电池中产生，因为在同一个电池中，氧气和氢气需要用膜屏障来分离

KTH的博士生埃斯特班-托莱多（Esteban Toledo）与KTH应用物理学教授乔伊迪普-杜塔（Joydeep Dutta）共同撰写了今天发表在《科学进展》（Science Advances）上的论文。它还无需稀土金属。

两位研究人员为该系统申请了专利，并通过 KTH Innovation 成立了一家名为 Caplyzer AB 的公司来推广这项技术。

合著者之一、KTH 皇家理工学院博士生埃斯特班-托莱多（Esteban Toledo）在瑞典斯德哥尔摩使用解耦水分离原型。图片来源：David Callahan

商业可行性和效率

Dutta 说，氢气转化的法拉第效率达到 99%。研究人员还报告说，实验室测试表明，经过长期测试，电极没有明显退化，这对商业应用非常重要。

从水中产生氢的同时总是会产生氧气。典型的碱性电解槽有一个正极和一个负极，正极和负极配对放在一个装有碱性水的槽内，中间有一个可渗透离子的屏障隔开。通电后，水在阴极发生反应，形成氢离子和带负电荷的氢氧根离子，这些离子通过屏障扩散到阳极产生氧气。但屏障会产生阻力，如果电荷波动，氧气和氢气混合爆炸的风险就会增加。

托莱多说，对电解水的重新认识为更可靠的绿色能源生产方式奠定了基础，并将太阳能或风能等间歇性能源纳入其中。

他说："由于我们没有混合气体的风险，我们可以在更大的输入功率范围内运行。这样就更容易与通常提供可变功率的可再生能源相结合"。

用碳制成的超级电容电极取代其中一个电极，可以避免同时产生气体。这些电极交替储存和释放离子，有效地分离了氢气和氧气的产生。

当电极带负电并产生氢气时，超级电容器会储存富含能量的氢氧（OH）离子。当电流方向改变时，超级电容器会释放吸收的氢氧根离子，并在现在的正极产生氧气。

Dutta 说："一个电极同时完成氧气和氢气的进化。这很像充电电池产生氢气--交替充电和放电，这都是为了完成电路"。

编译自:ScitechDaily