能源局發表的技術觀點還只是利用太陽能發電來電解水,是非常舊的方法;太陽光電化學產氫,光觸媒技術也不是什麼特別的技術,相關研究也非常多了。染料敏化太陽能電池(DSSC)也在太陽能電池有相當多的產品發表。這裡分享一些比較新的研究供大家參考:
1. 斯坦福水電解器持續穩定產生氫
美國斯坦福大學的化學家戴宏杰(Hongjie Dai)發明了一個由不昂貴的鎳和鐵組成的水分解器,它們只需要普通的1.5伏電池。這一最新設備進一步促進了水電解技術的發展。 “我們的水分解器非常獨特,因為兩個電極只使用了一種催化劑,鎳-鐵氧化物。”研究首席作者、斯坦福大學的研究生王浩天(Haotian Wang)這樣說道。 “這個雙功能催化劑只需要依靠穩定的1.5伏的電輸入,就可以持續分解水超過一周。在室溫環境下它可以達到前所未有的82%的水分解效率。”
2. PEM/PSA 氫氣發生器原理
要提純並乾燥氫氣,變壓吸附利用改變穿過兩個充滿沸石吸附材料並聯柱的氫氣流量的原理工作,其中沸石吸附材料作為分子篩(參見圖4.),允許較小的氫分子通過,同時保留較大的水分子。 氫氣在通過A 柱時提純,少量乾燥氣體向後排出通過B 柱借助吸附材料淨化保留的水分。 A 柱達到最佳吸附時,過程反轉,此時B 柱接替A 柱進行氫氣提純,A 柱進行再生。 兩個柱在氫氣提純和再生之間相互轉換,使系統能夠連續產生經過提純的氫氣,其壓力波動和脈動效應可以忽略。 每個週期完成後,系統會完全再生,因此無需更換材料。可與PEM 同時使用的PSA 另一可選乾燥系統為矽膠乾燥系統。 該系統只將PEM 產生的氫氣穿過矽膠柱去除水分。 該系統價格低於PSA 和鈀乾燥系統,但所產生的高純度氫氣含有更多水分和氧氣。 該系統維護費用相對較低,只需定期按需更換消電離器盒和乾燥柱即可。
3. MoS2奈米微粒可催生氫氣
美國研究人員研發出一種新的催化劑,非常適合用於產氫反應(hydrogen evolution reaction, HER)。此催化劑是由石墨烯(graphene)與其上的二硫化鉬(molybdenum disulphide, MoS2)奈米微粒所構成,將來可望取代昂貴的鉑金屬,應用於氫氣的量產技術以供應工業以及民生需求。
4. 表面電漿共振應用於光催化水分解產氫
奈米金顆粒負載於二氧化鈦時的表面電漿共振現象。當光觸媒二氧化鈦被紫外光照射時,電子會從價帶被激發到導帶。接著電子會部份轉移到二氧化鈦表面的奈米金顆粒,當奈米金也被適當的可見光照射時,便引發了表面電漿共振現象,同時增強光催化活性。
5. 高能電漿產氫
這個研究是仿太陽的運作來製造氫,是最有效果的方式,隨著氫分離技術的成功,應該會和石化產氫一樣是未來的主流。
2015-10-10
〔記者黃佩君、羅倩宜、張慧雯/台北報導〕經濟部能源局發言人陳慧玲副局長表示,能源局一直在關切日本的氫能發展和燃料電池研發進程,台灣最值得開發的氫能使用,就是以定置型氫燃料電池方式,配合再生能源如太陽能、風電發展,利用離峰時間產出的多餘電力將水電解成氫,轉化儲存。只要再生能源目標提高,氫能利用有更大空間。
定置型氫燃料電池發電成本過高,是目前發展氫能的關卡。能源局指出,現行以太陽光電搭配電解技術產氫,每公斤氫氣成本高達十美元以上,相當昂貴;若未來太陽光電化學產氫技術效率提高,達到轉化效率十%、與現行電解技術的十%相當時,每公斤氫氣成本可降到二美元,就適合商業化推動。
標檢局已於八月底將氫能電動機車納入國家標準,目前可與電動機車獲得一樣的環保補助;但加氫站屬需基礎建設,還需視銷售量及廠商後續投入而定,仍在發展階段。
中油發言人張瑞宗表示,氫能發電只會分離出「水」和「氫」,確能減少環境污染。由於車用燃料電池未來可能使用氫氣,以中油就會面臨「氫氣加油站」的需求,目前正在進行相關研究。
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