新方法提高混合氣體中氫氣回收率

據國外媒體報道：冶煉金屬、製(zhi)造(zao)化(hua)肥(fei)和(he)為(wei)重(zhong)型(xing)車(che)輛(liang)的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)提(ti)供(gong)動(dong)力(li)等(deng)過(guo)程(cheng)都(dou)需(xu)要(yao)純(chun)化(hua)氫(qing)氣(qi)。但(dan)是(shi)，將(jiang)氫(qing)氣(qi)從(cong)其(qi)他(ta)氣(qi)體(ti)的(de)混(hun)合(he)物(wu)中(zhong)提(ti)純(chun)或(huo)分(fen)離(li)出(chu)來(lai)可(ke)能(neng)很(hen)困(kun)難(nan)，並(bing)且(qie)需(xu)要(yao)經(jing)過(guo)幾(ji)個(ge)步(bu)驟(zhou)。賓(bin)夕(xi)法(fa)尼(ni)亞(ya)州(zhou)立(li)大(da)學(xue)化(hua)學(xue)工(gong)程(cheng)係(xi)副(fu)教(jiao)授(shou)Chris Arges領導的一個研究小組證明
，使用配備新開發膜材料的電化學氫泵可以簡化這一過程。新方法從燃料氣體混合物（合成氣）中的氫氣回收率為85%，從傳統的水氣變換反應器出口處的氫氣回收率為98.8%。該團隊在《美國化學學會-能源通訊》雜誌中詳細介紹了他們的方法。

傳(chuan)統(tong)的(de)氫(qing)氣(qi)分(fen)離(li)方(fang)法(fa)采(cai)用(yong)了(le)水(shui)氣(qi)變(bian)換(huan)反(fan)應(ying)器(qi)，這(zhe)涉(she)及(ji)到(dao)一(yi)個(ge)額(e)外(wai)的(de)步(bu)驟(zhou)。水(shui)氣(qi)變(bian)換(huan)反(fan)應(ying)器(qi)首(shou)先(xian)將(jiang)一(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)轉(zhuan)化(hua)為(wei)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)，然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)吸(xi)收(shou)過(guo)程(cheng)將(jiang)氫(qing)氣(qi)從(cong)中(zhong)分(fen)離(li)出(chu)來(lai)。然(ran)後(hou)，淨(jing)化(hua)後(hou)的(de)氫(qing)氣(qi)用(yong)壓(ya)縮(suo)機(ji)加(jia)壓(ya)，以(yi)便(bian)立(li)即(ji)使(shi)用(yong)或(huo)儲(chu)存(cun)。而(er)使(shi)用(yong)高(gao)溫(wen)質(zhi)子(zi)交(jiao)換(huan)膜(mo) (PEMs)可以快速、經濟地從二氧化碳和一氧化碳以及其他氣體分子中分離出氫氣。配備了PEM和Arges團隊開發的新的電化學泵比傳統方法更有效，因為它可以同時從混合氣體中分離和壓縮氫氣。該方法還可以在200至250攝氏度的溫度下運行，比其他高溫PEM型電化學泵高20至70度

，這提高了氫氣的回收效率。

Arges介紹說，這是一種有效的

、有可能節省成本的提取氫氣的方法，特別是當有大量的一氧化碳含量時。該團隊在由高達40%的一氧化碳組成的混合物中實現了氫氣提純。為了進行分離，Arges的團隊創建了一個 “三明治”型的電極，其中具有相反電荷的電極構成兩邊的“麵包”
，而膜是其中的“夾心”，dianjilizitizhanhejicailiaobeishejiyonglaibaochidianjidejiehe。zaibengzhong，daizhengdiandedianji
，jiangqingqifenjiechenglianggezhizihelianggedianzi。zhizitongguomo

，erdianzizetongguobengdewaibudianxianjiechudaodaizhengdiandedianji。ranhouzhizitongguomodaodadaifudiandedianji，yudianzizhongxinjiehe，zhongxinxingchengqingqi。

PEM的工作原理是允許質子通過，但阻止一氧化碳
、二氧化碳
、甲烷和氮氣等大分子通過。為了使電極在氫泵中有效地工作


，Arges和(he)他(ta)的(de)團(tuan)隊(dui)合(he)成(cheng)了(le)一(yi)種(zhong)特(te)殊(shu)的(de)磷(lin)酸(suan)離(li)子(zi)聚(ju)合(he)物(wu)粘(zhan)合(he)劑(ji)，作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)粘(zhan)合(he)劑(ji)將(jiang)電(dian)極(ji)顆(ke)粒(li)粘(zhan)連(lian)在(zai)一(yi)起(qi)。這(zhe)種(zhong)粘(zhan)結(jie)劑(ji)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)製(zhi)造(zao)出(chu)機(ji)械(xie)結(jie)構(gou)堅(jian)固(gu)的(de)多(duo)孔(kong)電(dian)極(ji)，允(yun)許(xu)氣(qi)體(ti)運(yun)輸(shu)

，這(zhe)樣(yang)氫(qing)氣(qi)就(jiu)能(neng)在(zai)電(dian)催(cui)化(hua)劑(ji)表(biao)麵(mian)反(fan)應(ying)，同(tong)時(shi)也(ye)能(neng)將(jiang)質(zhi)子(zi)送(song)入(ru)和(he)送(song)出(chu)膜(mo)。