“化学循环”:科学家找到将有毒下水道气体转化为清洁氢气燃料的方法

2021年09月11日 09:42 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

科学家们发现了一种新的化学过程,将一种发出臭味的有毒气体转化为清洁燃烧的燃料。最近在美国化学学会期刊《ACS可持续化学工程》上发表的一项研究详细介绍了这一过程,它将硫化氢(更常见的称为“下水道气体”)转化为氢气燃料。硫化氢从粪便堆和下水道管道中排放出来,是工业活动的一个关键副产品,包括提炼石油和天然气、生产纸张和采矿。

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本研究中详述的过程使用相对较少的能源和相对便宜的材料--化学品硫化铁和微量的钼作为添加剂。除了闻起来像臭鸡蛋外,硫化氢还具有很强的毒性,会腐蚀管道并损害遇到它的人的健康。

“硫化氢是工业和环境中最有害的气体之一,”该研究的共同作者、俄亥俄州立大学化学和生物分子工程系副研究员秦朗说。“而且由于这种气体是如此有害,一些研究人员希望将硫化氢变成不那么有害的东西,最好是有价值的东西。”

这项研究是建立在同一研究小组以前的工作基础上的,该小组使用一种叫做化学循环的工艺,即在高压反应器中加入金属氧化物颗粒,在空气和燃料之间没有直接接触的情况下燃烧燃料。该小组首先在煤和页岩气上使用化学循环,将化石燃料转化为电能,而不向大气中排放二氧化碳。最初的过程使用氧化铁来分解化石燃料。

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研究人员后来将这一概念应用于硫化氢,并发明了SULGEN工艺,将硫化氢转化为氢气。研究人员发现,纯粹的化学品硫化铁在工业使用所需的大范围内表现并不理想。该研究小组一直在努力寻找其他廉价的化学品,以催化更多数量的转化。这项研究表明,在硫化铁中引入微量的钼可能是一个有吸引力的选择。这种材料相对便宜且容易获得,使其成为大规模操作的一个有吸引力的选择。

研究人员说,将这种有毒气体转化为氢气燃料创造了一种替代石油和天然气的方法,而石油和天然气是气候变化的主要促成因素。

该研究的主要作者、俄亥俄州清洁能源研究实验室的一名研究生Kalyani Jangam说:“现在说我们的研究是否能取代现有的任何氢燃料生产技术还为时过早。但我们正在做的是调整这个分解过程,并从中制造出有价值的产品。”

对于这项最新的研究,研究人员发现,钼改善了硫化氢的分解,将其分成两部分--氢燃料和硫磺。这项工作还处于科学进程的早期阶段--研究人员表明,该过程在实验室中是有效的;工业层面的测试即将开始。

秦朗说:“大局是我们想解决有害气体的问题,我们认为我们的化学循环过程将允许这样做。而在这里,我们已经找到了一种在实验室里做到这一点的方法,创造了这种增值的氢气燃料。”

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