氢能科技演绎别样精彩

制氢技术篇 　　1.清洁能源制氢成为研究热点由英国东英吉利（EastAnglia）大学ThomasNann和ChristopherJ.Pickett带领的研究团队于2010年2月宣布开发出了一种高效耐用的光电催化系统，使得利用太阳光能量分解水制氢成为可能。该制氢系统使用磷化铟(InP)纳米颗粒层包覆的金电极，并与一种铁-硫络合物[Fe2S2(CO)6]通过层叠方式排布在一起。当其浸没于水中并给予太阳光照射时，该系统就可产出氢气，转换效率约为60%。 2.生物制氢显示出诱人前景美国田纳西大学诺克斯威尔分校和橡树岭国家实验室的研究人员开发了一种通过光合作用生产氢气的方法。研究人员发现可将某些藻类内部的光合作用体系分离出来，在日光照射条件下，与作为催化剂的铂共同反应持续地生成氢气。该小组发现的嗜热蓝绿藻，可以在高达55℃的温度条件下持续反应，因此能够适应太阳辐射极强的干旱沙漠地区环境，同时还能获得较高的氢气产出。 3.利用多余能量另辟蹊径2010年3月，威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员发现，以微小震动或噪音等形式存在的无用能量可以用来将水分解为氢气和氧气。研究发现风力发电、流动的水或波浪产生的噪声和震动都可以作为分解水的能量源，今后机场、火车站、建筑领域，甚至真空吸尘器和厨房用具使用时所产生的噪音和振动都有望被利用起来作为制氢的能量源。 4.硼烷氨络合物再受重视2010年6月，美国普渡大学的ArvindVarma研究小组发明了一种名为“氢热分解”的方法，该法采用所有已知固体材料中氢元素含量最高的硼烷氨络合物制氢。据称，该研究小组首次在正常工作温度且不需要催化剂的条件下，实现了大量制氢。这一过程仅需要使反应器压力保持在200磅/平方英尺即可实现正常制氢，此数值远低于高压储氢罐的5000磅/平方英尺压强值。据悉，在最佳反应条件下，氢热分解法所产生的氢气质量能达到反应过程中使用的硼烷氨和水的总质量的14%。 储氢技术篇 　　1.纳米储氢技术取得新进展来自澳大利亚的科学家展示出了一种利用纳米材料储氢的研究成果。2010年4月，位于悉尼的科廷科技大学研究人员发明了一种用镁纳米颗粒储存氢气的方法。镁纳米颗粒的成本低廉并且很容易与氢分子结合，然而其过强的结合力使得释放氢气所需要的温度达到了300℃，超出了大多数燃料电池汽车的承受范围。在此基础上，该组科学家利用球磨研磨出直径约7nm的镁纳米粒子，通过将此纳米粒子嵌入到盐基质中，达到使纳米粒子分散的目的，这样就能够很大程度上降低释放氢气的温度。下一步，研究人员将进一步缩小纳米粒子尺寸，直至氢气释放温度达到100℃左右。 2.利用外部电场储氢的方法获得重要进展2010年2月，来自弗吉尼亚联邦大学（VCU）、中国科学院上海分院以及北京大学的科研人员共同阐明了一种在常温条件下利用外部电场可逆地储存氢气的作用机制。该研究小组提出了一种设计储氢材料的新思路，由于低配位非金属离子在施加外部电场时将高度极化，因此，施加电场的作用与掺杂金属离子基本相同，而更重要的是，该方法避免了掺杂金属离子可能产生的诸如金属原子聚集、中毒以及合成过程复杂等问题。一旦移除电场，氢气就会释放出来，因此在常规环境下，这种方法具有动力学意义上的可逆和快速的特点。 3.框架结构材料正在成为储氢领域的研究热点2010年10月，美国莱斯大学的研究人员在构建金属有机框架（Metal Organic Frame works，MOF）的过程中得到一种新的储氢结构。这种材料是在碳硼烷结构框架中加入金属钪和钛，得到的材料可将氢储存在其结构框架中，只需轻微加热或降压即可将储存的氢气释放出来。理论上，这种金属碳硼烷结构的储氢质量分数可达到8.8%，这一指标完全可以达到甚至超过美国能源部为氢燃料电池车设定的储氢质量分数限定值。 4.玻璃纤维储氢方法获突破2010年4月，瑞士日内瓦C.En有限公司开发出了一种使用类似人头发丝尺寸的玻璃纤维储存氢气的方法。他们将370根玻璃毛细管组成一束直径与吸管相近的毛细管阵列，而11000束这样的毛细管阵列就能够储存足够汽车行驶400km所需要的氢气，其总体积与重量都不到现有车载高压氢气罐的一半。 5.天然多孔物质在储氢领域应用研究取得新进展2010年4月，美国特拉华大学的科学家们开发出了一种利用碳化鸡毛纤维储存氢气的新方法。科学家在研究中发现，自然产生的蛋白质（即角质）具有中空管状结构，他们通过将角质加热，促使其形成交联材料，增大了比表面积。据测算，储存足够一辆汽车正常所需要的氢气的碳化鸡毛纤维材料总价不超过200美元。 此外，在天然多孔物质的研究方面，复旦大学的研究人员证明了螃蟹壳具有良好的微孔结构。他们利用现有的软模板法，模仿这一独特的结构合成了一种多孔碳纳米纤维阵列，具有成为低成本储氢材料的潜力。 催化剂篇 　　1.高性能光触媒降低制氢成本潜力大2010年4月，日本产业技术综合研究所利用铯（Cesium）元素对氧化钨光催化剂进行表面处理，结果显示触媒表面活性比未处理前提高10倍，可见光（波长420nm）量子收率为19％，为原有数据的50倍，水的电解电压也随之降低一半。其催化机制为：（1）水氧化生成氧气之后，Fe3+离子还原为Fe2+；（2）Fe2+在较低电压之下将水还原精制成氢气后，再次被氧化为Fe3+。借助高性能催化剂的使用，可更有效地吸收太阳光，制造出低成本的光催化-电解混合制氢系统。 2.无铂催化体系性能优势明显2010年4月，英国《自然》杂志报道，加州大学伯克利分校Jeffrey Long研究小组发现了一种廉价的钼氧络合物催化剂，能够高效地通过分解水制氢。这种化学式为(PY5Me2)Mo-oxo的金属络合物在保证催化效率的同时，价格却只有铂的1/70，研究人员发现，这种物质具有极强的适应性，不需要任何有机添加剂即可在淡水、海水，甚至是脏水中发挥催化特性，产氢效率为2.4molH2/mol催化剂。 2011年4月，美国洛斯阿拉莫斯和橡树岭国家实验室的研究人员宣布开发出了一种不需要贵金属的新型氢燃料电池催化剂。该新型碳-铁-钴催化剂通过加热聚苯胺、铁、钴盐生成，不含贵金属铂，但几乎与铂催化剂一样有效耐用。使用该催化剂的燃料电池能充分有效地促进氧化还原反应，并减少过氧化氢产物生成，通常过氧化氢的产生会使燃料电池的能量效率大大降低并可能破坏燃料电池隔膜。 一般情况下，由非贵金属制备的类似催化剂容易在高酸性条件下发生降解，但这种新型催化剂却能保持稳定。与铂催化剂相比，新型催化剂的成本很低。研究结果证实，这种新催化剂还能够提高氢燃料电池的能量密度、转化效率和使用寿命。研究团队的下一步工作是更好地研究碳-铁-钴催化剂的工作机制，以进一步改进此类催化剂的效率和寿命。