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从生物质生产氢气的新型生物燃料系统

发布时间:2020/03/04 头条 浏览次数:100

 
通过木质素分解产生副产物和放出氢气的示意图。信用:UNIST已开发出一种新工艺,用于通过该工艺生产氢气,该工艺涉及分解生物质(例如废木材)时产生的电子。生物质分解后产生的结果是一种高附加值的化合物,并且是一项两石技术,可提高制氢效率。
由UNIST能源与化学工程学院的Jungki Ryu教授领导的研究小组介绍了一种新的生物燃料系统,该系统利用生物质中发现的木质素生产氢气。该系统用钼(Mo)催化剂分解木质素以产生高附加值的化合物,并且在此过程中提取的电子有效地产生了氢。
生产氢气的一种环保方式是电解水(H2O)。该电压被施加到水上以同时产生氢和氧。然而,在当前报道的技术中,氧气产生反应(OER)缓慢且复杂,并且氢气产生效率低。这是因为氢气(H2)是由氢离子(H +)作为电子产生的,因为这些电子来自氧释放反应。
通过这项研究,Ryu教授及其研究小组开发了一种新的生物燃料系统,该系统使用木质素作为电子供体,从而降低了氧气释放反应(OER)的整体效率。这是使用钼基廉价金属催化剂(PMA)在低温下分解木质素并提取在生产氢气的过程中产生的电子的原理。该新设备旨在将电子从木质素沿着金属丝移动到发生放氢反应(HER)的电极。
Hyeonmyeong Oh(综合MS / Ph.D。博士)说:“通过这种新系统,与传统的水电解相比,我们可以生产出比常规水电解更少的能量(过电压)氢气,因为不需要进行氧气反应,而需要高能量和贵金属催化剂。”研究的第一作者,UNIST能源与化学工程学院)。 “传统方法需要超过1.5伏特,但是新系统能够以更低的电势(0.95伏特)产生氢气。”
此外,通过木质素分解产生的香草醛或一氧化碳(CO)对于各种工业过程都是非常有用的物质。该研究的共同作者,研究助理教授尤里·崔(Yuri Choi)说:“木质素是第二自然最丰富的生物质,很难分解。但是,使用钼基催化剂(PMA),木质素在低温下很容易降解。”
Ryu教授说:“新的生物燃料系统是一种利用廉价的催化剂和低压代替昂贵的催化剂(如铂(Pt))来生产氢气和有价值的化学品的技术。” “我们的工作也很有意义,因为它提出了一种新的方法来代替水电解中产生氧气的反应。”
这项研究的结果已于2020年1月3日发表在ACS Catalysis中。