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近日，美國西北大學研究人員在《焦耳》雜志上發布了一項成果，他們利用可再生能源進行氨到氫的轉化，用于固體酸電化學電池研制。這種方法更環保、更高效，是實現零污染、氫燃料經濟的重要一步。
“氫燃料電池的弊端一直是缺乏用于輸送的基礎設施，且運輸氫既困難又昂貴，但一個廣泛的氨水運送系統已存在。”該研究第一作者Sossina M. Haile介紹，過去，利用氨制取純凈的氫仍存在若干技術障礙，不過他們研發出的電化學系統可把氨水轉化為隨時可用于燃料電池的潔凈氫。
他表示，這項工藝的工作溫度只需要250℃，比傳統方法的500至600℃低，且轉化過程高效，“這是緣于所有提供給裝置的電流都將全部直接用于生成氫，不會因為寄生反應造成任何丟失”。
這項新技術另一個優勢是，由于制取出來的氫是純凈的，可以直接進行加壓處理以便高密度儲存，因此只需增加電能即可。
研究人員介紹，為了完成這種轉化，他們建造了一個獨特的帶有質子導電膜的電化學電池，并將其與氨分解催化劑結合起來。
“首先，氨與可將其分解為氮和氫的催化劑結合，此時氫立即被轉化為質子，然后質子經電力驅動穿過電化學電池中的質子傳導膜。通過不斷處理氫，這種反應進行得比原本更徹底。”Haile解釋道。
氫是一種清潔燃料，在燃料電池中消耗時，產生的副產品只有水，這與化石燃料形成鮮明對比，后者產生二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等導致氣候變化的溫室氣體。氫能作為零碳能源，正成為以清潔化、低碳化為主要特征的新一輪能源轉型的重要發展方向。根據國際氫能委員會預測，到2050年，氫能將減少二氧化碳排放60億噸，在全球能源中所占比重有望達到18%。中國氫能聯盟預測，2050年，氫能在中國能源體系中占比約10%。
然而，儲運難是制約氫能發展的瓶頸之一。而氨比氫更容易液化，也更容易儲存和運輸。研究顯示，在同等條件、標準大氣壓下，液氨在-33℃就能夠實現液化運輸，但如果直接運輸液氫溫度則需要降至-253℃左右。同時，液氨儲氫中，體積儲氫密度相對液氫高1.7倍。
中國科學院院士歐陽明高曾表示，在能源革命大背景下，氨以質量儲氫密度比和體積儲氫密度兩大優勢，正在成為具有發展前景的氫運輸載體。
不過，“氨作為一種氫運輸載體，還處在研究階段。”中國氫能聯盟專家委員會委員何廣利告訴《中國科學報》，氨也是化學品，同樣具有危險性，且氨—氫轉換效率有待提高。在他看來，就目前而言，利用甲醇重整制氫或是直接利用液氫等方式具有較大市場競爭力。
