史丹佛大學開發出利用海水製造氫燃料的方法

史丹佛大學開發出從海水製造氫燃料的方法(圖:史丹佛大學)

水可以電解成氫氣和氧氣,其中的氫氣可以成為燃料來源,但過去這種方法太耗能,實用性不高。不過,現在科學家已經開發出一種由海水直接製造氫燃料的新方法。

氫能需求增加

史丹佛大學(Stanford University)科學家設計出一種利用太陽能、電極和海水製造氫燃料的方法。史丹佛化學教授戴宏杰(Hongjie Dai)表示:「現在,由於所謂的氫能經濟只是在初期成長階段,還沒有起飛,所以對於氫的需求仍然相當有限。不過,可以想像未來會有對氫更多的需求。」

目前氫動力汽車已經在路上行駛,氫動力火車也已在德國運行。此外,首艘氫動力渡輪今年將在舊金山開始營運,挪威正計畫設計一款零排放的貨船,新加坡新創公司則正在發展首款氫電池區間飛機。戴教授表示:「若未來氫能驅動的交通工具及其他機器開始使用,就會需要很多的氫氣,然後你就會開始思考要從哪裡取得這些氫氣。」

雖然氫燃料不會造成排氣管汙染,但是大多數氫燃料是由化石燃料的天然氣製造的。氫燃料可以從較乾淨的來源獲得,也就是水。透過電解的方式,可將水中的氫從氧中分離並得到純氫氣。但是目前為止,該製程仰賴於昂貴的純化水。為了讓氫燃料的使用能規模化,需要一種較便宜且不必消耗飲用水的來源。

從海水產氫

研究人員試驗了一種經過改良的簡單電解法(electrolysis)。在鹽水中,正電極通常會吸引氯離子而迅速腐蝕金屬。研究人員加上一層新的塗層,電極就可以維持更久的壽命,而這也代表團隊可以藉由其設備,利用比平常高 10 倍的電力而讓氫氣產生更迅速。研究人員也讓此設計更有效率;此外,該製程也能在再生電力上運作。

未來應用

一項統計指出,一艘大貨船可以產生相當於 5,000 萬輛汽車的致癌汙染物以及溫室氣體。而在未來,使用氫燃料電池運行的船隻,將能直接從海水中取得燃料。

雖然研究還在初期階段,但是戴教授表示企業有興趣獲得該技術的授權。理論上,該技術產生的燃料可以用於汽車和飛機等交通工具上。由於該製程也會產生氧氣,所以可以用於潛艇,不但能為船艦提供燃料,也能為船艦上人員提供氧氣。此外,潛水員也可在設備中使用該技術來取代氧氣瓶。氫燃料電池也能儲存來自電廠的電力或者將能量存於家中。

燃料電池比一般電池儲存更多能量,並避免電池對環境的污染。戴教授表示:「因為燃料電池的能量密度比電池更高,因此氫氣可能是下一代能源設施的能量來源。這代表當重新填充燃料後,你可以行駛更長的距離或者驅動更重的設施。為了讓氫氣產業能夠成熟,還有待解決的工程及基礎建設挑戰。然而,海洋本身就具有能夠提供燃料的潛力了。」

參考資料:

  1. Peters, A., (2019, March 18). Scientists just found a new way to make fuel from seawater. Fast Company
  2. Kuang, Y., et al., (2019, April 2). Solar-driven, highly sustained splitting of seawater into hydrogen and oxygen fuels. PNAS DOI:10.1073/pnas.1900556116
  3. Vidal, J. (2009, April 9). Health risks of shipping pollution have been ‘underestimated’. The Guardian
黃威翔
黃威翔 139 文章
清華大學材料工程學系碩士畢業生。一個喜歡學外語,但又在科學領域打滾的平凡人,喜歡美食,日劇,電影,旅遊。

為你推薦