将木材废料转化为绿色氢气和二氧化碳

  • 2021-09-07 18:56:52
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坎特伯雷大学的研究人员说,大量的木材废料可以分解成氢气和二氧化碳气体,以减少化石燃料的消耗。

化学工程师 Shusheng Pang 和 Alex Yip 正在开发一种制造气候友好型氢气的新方法,氢气被吹捧为天然气的替代品。今天,绿色氢是使用电力制造的,尽管其中大约 20%的电力是通过燃烧化石燃料产生的。

该过程还将捕获大量二氧化碳,可用于植物苗圃、化肥厂和化工厂,而不是化石燃料。

一些温室燃烧天然气等化石燃料以产生额外的二氧化碳(促进植物生长)并加热设施。

所有植物都吸入二氧化碳并将碳储存在它们的叶子和木材中。森林直接从大气中吸收二氧化碳。

林业部门每年生产大约 300 万吨木材剩余物,例如不需要的树枝。庞说,这通常会留在人工林中——在洪水期间,碎片会冲向下游,造成破坏。

研究人员将这种材料视为创造两种产品的机会:气候友好型氢气和二氧化碳。

首先,木材在坎特伯雷大学开发了超过 15 年的大型机器中进行化学处理,以产生气体混合物,包括氢气、二氧化碳、一氧化碳和甲烷。然后,加入蒸汽,该过程将这种气体混合物在一个腔室中转化、纯化和分离成氢气,在另一个腔室中生成二氧化碳。

为了促进气体的产生和分离,Yip 花了 10 年时间开发了称为催化剂的特殊材料。他说,这些使该过程更加有效,“释放”了木材的潜力。

水分子有两个氢原子,因此通过在混合物中加入蒸汽,该团队能够提取出比木材中更多的氢。对于每公斤木材,该过程可提取约 70 克氢气。

但目前,这需要很长时间,庞说。“我们需要快速完成这个过程。”

庞补充说,这台机器目前有两层楼那么大。“对于商业生产,我们需要将规模扩大 100 倍——不是物理尺寸,而是容量。”

氢气是一种很有前途的零碳燃料。它可以燃烧或与氧气化学结合,释放能量和水。它有望在低碳钢的生产以及为越野车提供动力方面取代化石燃料。

工业已经制造了大量氢气来制造包括甲醇和化肥在内的化学品——尽管这通常来自天然气。2019 年,国内天然气化工生产向大气排放了180 万吨温室气体。

目前,制造氢气的碳含量最低的方法是用电分解水。Ballance Agri Nutritions 工厂正在运行一个小型试点项目,通过电解制氢,然后是肥料。但氢设施必须建设额外的可再生能源发电,例如风电场,否则可能会增加用于发电的煤炭和天然气的燃烧量。

从长远来看,大学团队的工作可以为 Aotearoa 等拥有大型林业部门的国家提供第三条途径。捕获和销售二氧化碳——因为更多的这种气体是在这个过程中产生的——将有助于使生产在经济上具有竞争力。

如果一切顺利,庞估计该系统可以在大约十年内大规模生产氢气和二氧化碳。“这项技术和产品的潜力是巨大的。”

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