透過創新技術，廢塑膠也能變黃金！ 美研究團隊打造「自負盈虧」的氫氣製造法
廢塑膠汙染已經成為全球範疇的環保難題，而氫氣則被視為是替代化石燃料的有力競爭者。然而，目前製造氫氣的方法要麼產生大量二氧化碳，要麼成本過高。但是，來自美國萊斯（Rice University）大學的研究人員最近卻找到了新方法，他們成功地使用一種低排放方法從廢塑料中提取氫氣，而這個方法甚至有機會實現自給自足。
研究首席作者，萊斯大學凱文（Kevin Wyss）博士表示：「在這項研究中，我們將廢塑料（包括無需按類型的混合廢塑料）轉化為高產量的氫氣和高價值的石墨烯。」他更進一步詳述，透過將產生的石墨烯以目前市場價值的5%出售，不僅可以覆蓋整個過程的成本，甚至還有機會實現「盈虧自負」，從而讓我們有機會免費獲得清潔的氫氣。
目前，通過使用可再生能源將水分解為兩個基本元素來製造的「綠色（環保）」氫氣的成本大約是每兩磅5美元。然而，儘管這種方法較便宜，但到2022年，全球近一億噸的氫氣大多仍然是從化石燃料中提取的，而在此過程每生產一噸氫氣大約會產生12噸的二氧化碳。
化學教授和材料科學及奈米工程學系教授詹姆斯（James Tour）博士指出：「相對於綠色而言，目前主要使用的是『灰色』氫氣，這是通過『蒸汽-甲烷』重組法製成的，但過程產生會大量二氧化碳（所以叫它『灰色』氫氣）。由於預計未來幾十年對氫氣的需求將劇增，我們必須尋找新的製造方法，以達到2050年實現淨零排放的目標。」
該團隊通過將塑料廢料樣本暴露於快速閃焊熱處理中，使其在大約4秒內升溫到3100度Kelvin（約2826°C），從而將塑料中的氫氣汽化，只留下由單層碳原子組成的極輕、耐用的材料——石墨烯。
凱文回憶說：「當我們首次發現並應用閃焊熱處理技術將廢塑料升級為石墨烯時，我們注意到有許多揮發性氣體被產生並從反應器中射出。」他們對這些氣體的確切成分感到好奇，但當時缺乏相應的儀器來研究它們。
「我們知道聚乙烯由86%的碳和14%的氫組成，我們證明了能夠以94%的純度回收高達68%的原子氫作為氣體。」 凱文說：「雖然開發出可以分析及量化這種氣體（包括氫氣）的方法和專長是一項艱鉅的任務，但對我來說也是一個有益的過程。」
凱文感到高興的是，他在這項工作中學到和使用的技術，特別是「生命週期評估」和「氣相色譜法」。生命週期評估是一種用來評估產品或系統從開始到結束的所有環境影響的方法，可以幫助我們更好地理解並減少其對環境的負擔。而氣相色譜法則是一種化學分析技術，它可以用來分析和測定氣體或揮發性物質中的各種成分。這些技術不僅僅只能用在這項工作中，他們還可以將它們運用到小組的其他項目中，以達到更高效和精準的結果。
「我希望這項研究能夠推動從廢塑料中生產清潔氫氣，可能解決塑料汙染和通過蒸汽甲烷重組法產生大量溫室氣體的重大環保問題。」凱文補充道。
更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網 http://www.tomorrowsci.com
參考論文：
1.Synthesis of Clean Hydrogen Gas from Waste Plastic at Zero Net Cost. Advanced Materials
延伸閱讀：
