http://phys.org/news/2013-08-team-technique-hydrogen-fuel.html
Aug 01, 2013
科羅拉多大學波爾得分校（University of Colorado Boulder）的團隊開發出一種全新技術，那以日光為動力，有效率地將水裂解成其成份：氫與氧，為「廣泛地把氫當成一種乾淨、綠色的燃料」鋪路。
這個 CU-Boulder 團隊設計出一種太陽熱能（solar-thermal）系統，其中日光由一大片反射鏡陣列集中到幾百英尺高的中央塔的單點上。高塔可收集反射鏡系統所產生的熱，達到約攝氏 1,350 度，接著將之傳遞到一個包含金屬氧化物（metal oxide）的反應器中，CU-Boulder 教授 Alan Weimer 表示，該研究小組領導者。
當金屬氧化物被加熱時，它會釋出氧原子，改變其材料組成，並導致新形成的化合物尋找新的氧原子，Weimer 表示。該團隊證明，將蒸氣加到該系統 -- 那可由反應器中的沸水所產生，而反應器則是塔上陽光聚集之處 -- 會導致來自水分子中的氧吸附在金屬氧化物的表面，使被釋放的氫分子得以被收集成氫氣。
"在此我們設計了某樣東西，那有別於其它方法，坦白說，之前沒有人認為那種東西有可能出現，" 化學與生物工程系的 Weimer 表示。"以日光來分解水是永續氫能經濟（sustainable hydrogen economy）的聖杯。"
一篇以此為主題的論文發表在 8/2 的 Science 期刊上。該團隊包括共同作者 Weimer 與副教授 Charles Musgrave、第一作者以及博士生 Christopher Muhich、博士後研究員 Janna Martinek、在學生 Kayla Weston、前 CU 畢業生 Paul Lichty、前 CU 博士後研究員 Xinhua Liang 以及前 CU 研究員 Brian Evanko。
在 CU 的方法與其他水裂解方法之間，有一個關鍵差異是：在相同溫度下能夠進行二種化學反應，Musgrave 表示，他也在化學與生物工程系任教。然而這裡並沒有可用的模型，傳統理論說，以金屬氧化過程製造氫需要將反應器加熱到高溫以移除氧，然後注入蒸氣，以便將化合物再度氧化，以釋出氫氣供收集利用之前，需先將反應器冷卻到低溫。
"較傳統的方法對於反應器中從熱到冷的溫度狀態切換以及將蒸氣引入系統中都需要控制，" Musgrave 說。"我們系統的最大創新之一是，溫度並沒有劇烈變化。整個（反應）過程是由蒸氣閥的開與關來驅使。"
"正如同你會使用放大鏡來生火，我們也能將陽光聚集，直到它非常熱，並用它來驅動這些化學反應，" Muhich 說。"雖然我們能輕易將之加熱超過攝氏 1,350 度，但我們只想把它加熱到使這些化學反應能持續發生的最低可能溫度。過熱的溫度會導致快速的熱脹冷縮，有可能危及化學材料與反應器本身。"
此外，用來分解水的二階段傳統想法，浪費時間也浪費熱，Weimer 表示，他亦是 CU-Boulder BioFrontiers Institute 的職員。"一天中，有日光的時間只有幾個小時，" 他說。
NSF 與美國能源部支持這些研究者。
透過 CU-Boulder 的新方法，所產生的、用於燃料電池或用於儲存的氫總量，完全依金屬氧化物的數量 -- 那是由鐵、鈷、鋁以及氧所組成 -- 以及有多少蒸氣被引入系統中而定。該團隊所提出的一項設計是建造反應管，直徑約一英尺，然後有數英尺長，將它們裝滿金屬氧化物，並讓它們彼此堆疊。一個能夠產生足夠數量氫氣的可用系統，將需要一些高塔（每座高塔四周都被數英畝的反射鏡所環繞）來收集聚集的日光。
Weimer 這款新設計約在二年前開始在該團隊內部流傳。"那時我們看到，我們能利用這種更簡單的、更有效的方法，那只需要改變我們的想法，" Weimer 說。"我們得要開發一套理論來解釋它，並讓它被其他科學家與工程師相信與理解。"
儘管有了這項發現，將這種太陽能熱反應器進行商業化可能還需要好幾年。"當天然氣的價格這麼低的時候，並沒有燃燒乾淨能源的動機，" Weimer，其亦為 Colorado Center for Biorefining and Biofuels（C2B2）的執行長。"那需要實質的排碳罰款處分或石化燃料的價格飆漲。"
※ 上文中已將分離，改譯為裂解、分解。相關報導：
＊ Efficient Generation of H2 by Splitting Water with an Isothermal Redox Cycle
http://www.sciencemag.org/content/341/6145/540.abstract
Christopher L. Muhich, Brian W. Evanko, Kayla C. Weston,＊ 可直接將水分解成氫的太陽能電池
Paul Lichty, Xinhua Liang, Janna Martinek,
Charles B. Musgrave, Alan W. Weimer.
Science 2 August 2013: Vol. 341 no. 6145 pp. 540-542
doi: 10.1126/science.1239454
＊ 陽光將二氧化碳轉變成甲烷
＊ 使水輕易裂解的鈷晶體
＊ 「奈米樹」收成太陽能量將水轉變成氫燃料
＊ 利用鐵鏽與水將太陽能儲存成氫
＊ 無須煮沸，以日光產生蒸氣！
2 則留言:
splitting 譯為裂解較符合文意。(化學術語)
謝謝指正，馬上改 ^^
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