Bumper Dejess，Andlinger能源與環境中心拍攝
氫是製造從塑料到化肥的數千種常見產品的關鍵成分，但生產純氫既昂貴又需要能源密集型結構。現在，普林斯頓大學一個研究小組利用陽光將氫從工業廢水中分離出來，以一種可擴展的方式將先前從水中分離氫的標準提高了一倍。
氫是製造從塑料到化肥的數千種常見產品的關鍵成分，但生產純氫既昂貴又能源密集。現在，普林斯頓大學的一個研究小組利用陽光從工業廢水中分離出氫氣。
這項研究成果論文在2月19日發表在《能源與環境科學》雜誌上，研究人員報告說，他們的工藝使目前公認的通過分解水來生產氫氣的可擴展技術的速度翻了一番。
這項技術使用了一個特殊設計的帶有"瑞士奶酪"黑硅界面的小室來分離水和分離氫氣。在廢水中消耗有機物時，產生電流的細菌有助於該過程；反過來，電流又有助於水的分解過程。
由土木與環境工程教授、安特林格能源與環境中心的任志勇（音譯）領導的研究小組選擇了啤酒廠的廢水進行試驗。他們讓廢水流過試驗室，用燈模擬陽光，觀察有機化合物分解和氫氣泡上升。
聖地亞哥州立大學化學與生物化學副教授兼研究員景谷說，這個過程"允許我們處理廢水，同時產生燃料"。研究人員說，這項技術可能會吸引煉油廠和化工廠的普及使用，它們通常利用化石燃料生產自己的氫氣，因此會面臨著清洗廢水的高額成本。
從歷史上看，工業制氫過於依賴於石油、天然氣或煤炭，以及一種能源密集型方法，該方法涉及用蒸汽處理碳氫化合物原料。然後，化學生產商將氫氣與碳或氮結合，生產出高價值的化學產品，如甲醇和氨。這兩種是合成纖維、肥料、塑料和清潔產品等日常用品的成分。
雖然氫可以用作汽車燃料，但化學工業目前是最大的氫生產和消費領域。根據美國能源信息管理局2016年的一份報告，在高度工業化的國家生產化學品比生產鋼鐵、金屬和食品需要更多的能源。報告估計，未來20年，生產基本化學品將繼續成為能源的最大工業消費國。
"這對化學和其他工業來說是一個雙贏的局面，"這項研究的第一作者、安德林格中心的副研究學者陸路說。"通過這種制氫工藝，他們可以節省廢水處理和能源使用。"
據研究人員稱，這是第一次真正的基於廢水的實驗研究，而不是實驗室製造的溶液，已經被用於光催化制氫。研究人員說，研究小組通過連續4天生產這種氣體，直到廢水耗盡，這是非常重要的，因為從水中生產化學物質的類似系統在使用了幾個小時後就出現了故障。研究人員通過監測細菌產生的電子數量來測量氫的產生，這與產生的氫量直接相關。雷恩說，在類似的實驗室實驗中，這種測量方法是高端的，是具有工業應用規模潛力的技術的兩倍。
任志剛說，他認為這項技術具有很強的可擴展性，因為用於分離氫氣的氣室是模塊化的，可以將一些氣室堆放起來，以處理更多的廢水併產生更多的氫氣。
雖然生命週期分析尚未完成，研究人員表示，這一過程至少將是能源利用向前推進了一小步，這種能源利用方式有望消除化石燃料創造氫氣的歷史。研究人員說，他們可能在未來試驗生產更多的氫氣和其他氣體，並期待著將這項技術應用到工業上。
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