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shouChris 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”，電(dian)極(ji)離(li)子(zi)體(ti)粘(zhan)合(he)劑(ji)材(cai)料(liao)被(bei)設(she)計(ji)用(yong)來(lai)保(bao)持(chi)電(dian)極(ji)的(de)結(jie)合(he)。在(zai)泵(beng)中(zhong)，帶(dai)正(zheng)電(dian)的(de)電(dian)極(ji)
，將(jiang)氫(qing)氣(qi)分(fen)解(jie)成(cheng)兩(liang)個(ge)質(zhi)子(zi)和(he)兩(liang)個(ge)電(dian)子(zi)。質(zhi)子(zi)通(tong)過(guo)膜(mo)，而(er)電(dian)子(zi)則(ze)通(tong)過(guo)泵(beng)的(de)外(wai)部(bu)電(dian)線(xian)接(jie)觸(chu)到(dao)帶(dai)正(zheng)電(dian)的(de)電(dian)極(ji)。然(ran)後(hou)質(zhi)子(zi)通(tong)過(guo)膜(mo)到(dao)達(da)帶(dai)負(fu)電(dian)的(de)電(dian)極(ji)
，與(yu)電(dian)子(zi)重(zhong)新(xin)結(jie)合(he)
，重(zhong)新(xin)形(xing)成(cheng)氫(qing)氣(qi)。

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
，Argeshetadetuanduihechengleyizhongteshudelinsuanlizijuhewuzhanheji，zuoweiyizhongzhanhejijiangdianjikelizhanlianzaiyiqi。zhezhongzhanjiejinengyouxiaodizhizaochujixiejiegoujiangudeduokongdianji
，yunxuqitiyunshu，zheyangqingqijiunengzaidiancuihuajibiaomianfanying
，tongshiyenengjiangzhizisongruhesongchumo。