伯明翰大学的研究人员开发了一种新的低温氢气生产方法，可能使这种清洁燃料的生成变得更便宜、更实用。该技术可以在大型集中设施中以及在较小的本地系统中使用，利用主要工业操作产生的废热。氢是宇宙中最丰富的元素，被广泛视为重要的清洁能源来源。作为燃料使用时，它只产生水和热量，而不是与化石燃料相关的二氧化碳和其他污染物。氢还可以为发电的燃料电池提供动力。尽管有这些优势，今天的氢气生产仍然约有95%依赖于化石燃料。新的催化剂显著降低氢气生产温度一种有前景的氢气生产方式是通过热化学水分解，这一过程中催化剂将水分解为氢和氧。现有的热化学系统需要极高的温度。水分解通常发生在700-1000摄氏度，而催化剂再生步骤通常需要1300-1500摄氏度的温度才能开始下一个生产周期。由伯明翰大学化学工程学院的Yulong Ding教授领导的研究小组显示，通过使用钙钛矿催化剂，这些温度可以显著降低。根据发布在《国际氢能期刊》上的研究结果，这种新催化剂在150-500摄氏度之间产生了大量氢气。它也可以在700-1000摄氏度的温度范围内再生，约比当前的方法低500摄氏度。丁教授表示：“该过程的整体温度较低，可以使氢气在可再生能源发电厂附近生产，而基础工业领域，如钢铁、水泥、玻璃和化学品，拥有丰富的废热，可以作为低温氢气生产的热输入。如果氢气在当地使用，这将克服储存和运输带来的障碍，从而在不需要昂贵基础设施的情况下促进氢燃料的使用。”潜在的成本优势研究人员还进行了初步经济分析。他们的结果表明，使用新钙钛矿催化剂的水分解可以以低于绿色氢气（通过电解水生产）和蓝色氢气（通过甲烷与碳捕集和储存生产）的成本生产氢气。在可再生电力相对便宜的地区，经济效益尤其明显，包括澳大利亚等国。该项目与北京科技大学合作进行。伯明翰大学现在正在努力在英国和欧洲将该技术商业化。伯明翰大学企业已提交了一项专利申请，涵盖低温水分解中BNCF催化剂的使用，并正在寻求合作伙伴以帮助进一步开发该技术。热化学水分解的重要性尽管氢气是宇宙中最丰富的元素，但在地球上的纯氢气并不常见。相反，氢气通常与其他元素结合，最常见的是在水和烃燃料中，如天然气、煤和石油。生产氢气需要将这些化合物分解。目前，主流的生产方法是蒸汽重整，该方法从甲烷中分离氢气。这个过程占全球氢气生产的近一半。然而，它也会产生二氧化碳，限制其环境效益，除非增加碳捕集和储存系统。电解提供了一种更清洁的替代方案，因为它使用电力将水分解为氢和氧。尽管如此，与基于甲烷的生产相比，它仍然更昂贵，目前仅满足全球氢气需求的约4%。其他新的方法依赖光驱动反应从水中生产氢气。虽然很有前景，但这些光电技术仍处于早期阶段，并面临与效率、可扩展性和成本相关的挑战。钙钛矿催化剂的工作原理钙钛矿是一种具有晶格状结构的材料，能够在其框架内吸收氧并帮助分解含氧化合物。伯明翰团队专注于一种特定的钙钛矿组，即由钡、铌、钙和铁组成的BNCF钙钛矿。这些材料相对稀有，不需要复杂的制造过程，也不含有毒成分。研究人员发现，BNCF钙钛矿能够在比以前想象的低得多的温度下吸收氧。在测试的材料中，一种称为BNCF100的版本表现最佳。研究表明，BNCF100可以在比现有水