水電解制氫取得重要突破

氫氣是理想的綠色燃料，可以從水中提取且無污染。但是，儘管氫是宇宙中最豐富的元素，但它不會像地球上的其它氣體那樣大量存在。

尋找廉價，高效，無污染的氫氣產生和儲存方法的科學競賽正在進行中。眾所周知，電流會導致水的元素在電解過程中分解產生氫氣和氧氣。當氫氣和氧氣在燃料電池中相互作用時，該過程也可以逆轉以發電，美國航空航天局自1960年代以來一直使用氫燃料電池為衛星和太空艙供電。

直到最近，電力成本一直是電解生產工業量氫氣的障礙，但是低成本的可再生電力技術消除了這一障礙。

另一個障礙是有效地將水分解為氫氣和氧氣需要稀有且昂貴的金屬催化劑，例如鉑和銥。銥是地球上最稀有，成本最高的元素之一，通常被隕石攜帶，甚至最穩定的銥基催化劑也只能承受短時間的電解。

澳大利亞莫納什大學化學學院的亞歷山大·西蒙諾夫博士解釋說：「如果在電解水的過程中提高溫度，銥基催化劑就會溶解而失去作用。這是最糟糕的事情，這種材料每克要花費數百美元的成本。它還可能滲入到電解裝置的其他組件中，污染它們並阻止其正常運行。」

西蒙諾夫博士說，初期的水電解槽使用的是鹼性水，這是傳統方法。但是，更先進，更高效的技術使用的是酸性環境，使用的是固態電解質，不幸的是，催化劑無法長期承受這種環境。

西蒙諾夫博士及其研究團隊的成員，包括曼古納特·查蒂博士和詹姆斯·加德納博士已經發現了具有巨大潛力的新方法，可以解決不穩定問題，使水電解制氫更具經濟可行性。

西蒙諾夫博士說：「我們正在用大量，廉價且運行更穩定的元素代替銥。我們已經證明了它們在強酸性條件下以及高達80°C的工業溫度下的穩定性。它們完全沒有降解。」

西蒙諾夫博士將他與團隊一起開發的系統描述為「自我修復」。由於所有金屬（甚至包括銥）在電解過程中都會溶解，因此研究人員想知道溶解的物質是否可以在操作過程中重新沉積在電極上。

他說：「事實證明是可以的。我們已經基於豐富的金屬生產出了高活性的電極表面，可以維持與工業相關的水分解速率。我們的方法與其它科學同行的方法幾乎都不同，我們的方法更接近於工業應用的高溫和強酸性環境。」

澳大利亞可再生能源局正在資助進一步的研究，目的是提高效率並開發適用於工業的可擴展電極製造工藝。

澳大利亞擁有充沛的陽光和大風，有潛力成為可再生能源超級大國。通過使用電解，大型可再生電力項目產生的多餘電力可產生氫氣。這種氫氣可以在澳大利亞境內用作燃料，並出口到渴望使用化石燃料替代品的國家。

氫燃料公交車現在已經在巴西上路，而韓國和日本已經表現出對採用氫動力汽車和氫作為主要能源載體的堅定承諾。

澳洲聯邦資源部長馬特·卡納萬本周與韓國簽署了發展氫能計劃的意向書，表明澳大利亞政府有意擴大出口潛力。這一努力與澳大利亞《地球科學》發布的一份報告相吻合，該報告稱澳大利亞是該領域未來的「世界領導者」。

氫氣是高度可燃的，運輸氫氣具有一些挑戰。未來的一種可能性是將氣體轉化為氨。西蒙諾夫博士及其同事也在努力實現這一目標。

與此同時，能源提供商AGL正在研究如何實現電解技術的突破，以向澳大利亞的天然氣管道中添加可持續生產的氫氣，以減少碳排放。西蒙諾夫博士說，氫已在北半球以這種方式使用。另一個對氫技術表現出濃厚興趣的領先澳大利亞公司是Woodside，該公司已在相關研究上進行了大量投資。

澳大利亞新興公司ANT Energy Solutions也在和科學家們合作，開發可攜式氫電解裝置。西蒙諾夫博士說，未來可以將這種可攜式裝置裝載到卡車上，然後運輸到可提供廉價可再生能源的地方。