氫氣是宇宙中最豐富的元素。它是一種無(wú)味，無(wú)毒，無(wú)腐蝕性的氣體，在空氣中容易燃燒，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，零溫室氣體和足夠純凈的副產(chǎn)品水。

“氫經(jīng)濟(jì)”被許多人視為我們對(duì)石油和其他化石燃料的依賴的自然替代。通過(guò)電解水，我們創(chuàng)建了其基本元素氫和氧，它們可以用作點(diǎn)火產(chǎn)物。或者通過(guò)將燃料電池中的氫與氧氣化學(xué)融合，我們可以發(fā)電。

|汽車的未來(lái)

燃料電池就是運(yùn)行氫動(dòng)力車輛的數(shù)量，并且該技術(shù)正在應(yīng)用于汽車，卡車，公共汽車，叉車和船上。零排放列車也正在開(kāi)發(fā)中，作為全球“液壓”項(xiàng)目的一部分。如今，更好的汽車制造需要科學(xué)來(lái)改善諸如儲(chǔ)氣和電解之類的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)在高速公路上安裝諸如氫氣站之類的重要基礎(chǔ)設(shè)施。

傳統(tǒng)的氫氣罐以10,000 psi（700 bar）的壓力存儲(chǔ)氣體，約為汽車輪胎壓力的300倍。這就需要加固且相對(duì)昂貴的儲(chǔ)氣罐。由西北大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種類似海綿的金屬材料，可以使這種高度易燃?xì)怏w的存儲(chǔ)更加安全，并提高儲(chǔ)罐容量。

經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的多孔金屬有機(jī)框架（稱為NU-1501）將液體或氣體粘合到其表面，從而降低了存儲(chǔ)氫所需的壓力。反過(guò)來(lái)，這減小了燃料電池汽車所需油箱的尺寸并擴(kuò)大了其行駛距離。

|速度需求

改善燃料電池效率的更好的催化劑是改進(jìn)氫動(dòng)力汽車的另一種方法。通過(guò)結(jié)合廉價(jià)，豐富的鎳，鉬和鎂元素，研究人員開(kāi)發(fā)了一種持久的催化劑，該催化劑可將溫室氣體中的二氧化碳和甲烷再循環(huán)為氫氣。

日本開(kāi)發(fā)的另一種方法是使用光和由氧化鐵制成的催化劑（簡(jiǎn)單的防銹劑）來(lái)加快制氫速度。該團(tuán)隊(duì)使用的是水-甲醇溶液而不是水，該催化劑的活性是二氧化鈦的25倍，可在超過(guò)400小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的氫氣。

在美國(guó)，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了使用創(chuàng)新催化劑為氫氣生產(chǎn)提供動(dòng)力的方法，這些催化劑可能導(dǎo)致將天然氣用作存儲(chǔ)能量的方法。一個(gè)開(kāi)發(fā)了與導(dǎo)電聚合物電極相連的鎳鐵催化劑，以降低氫氣捕獲的成本，另一個(gè)則改進(jìn)了高溫電解程序，以創(chuàng)建一個(gè)全新的過(guò)程。

在愛(ài)達(dá)荷州國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，高級(jí)工程師Dong Ding及其同事使用一種名為鈣鈦礦的礦物改進(jìn)了高溫電解中使用的質(zhì)子陶瓷電化學(xué)電池。它們的進(jìn)步降低了反應(yīng)溫度，加快了生產(chǎn)速度，并且易于逆轉(zhuǎn)。實(shí)際上，它們的突破可以將多余的電能和水轉(zhuǎn)化為氫氣用作燃料，也可以將氫氣轉(zhuǎn)化為電能。然后，多余的電能可以以氣體的形式存儲(chǔ)，并在需要時(shí)釋放以供再利用。

太陽(yáng)能在可再生能源中的重要性將繼續(xù)增長(zhǎng)，但是它可以為清潔能源提供動(dòng)力的另一種方式是水的分解。光催化利用水和陽(yáng)光產(chǎn)生氫。日本的研究人員用紫外線和特殊的催化劑混合物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以近100％的效率分解水。

可見(jiàn)光的效率較低，但研究小組估計(jì)，即使達(dá)到30％，該過(guò)程也將徹底改變太陽(yáng)能氫的生產(chǎn)。

最后，燃料電池制造方式的創(chuàng)新可以提高其功率，并且可以消除存儲(chǔ)和運(yùn)輸氫氣的需求。使用高功率硼氫化物技術(shù)開(kāi)發(fā)的液體燃料電池的工作電壓是傳統(tǒng)氫燃料電池的兩倍，可以為無(wú)人水下航行器和電動(dòng)飛機(jī)提供動(dòng)力。

圣路易斯華盛頓大學(xué)的工程師說(shuō)，液體燃料電池還可以用于擴(kuò)展市場(chǎng)上已有的電池驅(qū)動(dòng)汽車的范圍。

來(lái)源：維普知識(shí)