CSIRO膜新進展

據外國媒體報道：澳大利亞聯邦科學和工業研究組織（CSIRO）團隊將釩合金膜傾斜以轉化氫分離過程，將氨作為攜帶氫的手段，目前已經取得了重大突破

，得到了業界的重視。

氫(qing)氣(qi)的(de)運(yun)輸(shu)一(yi)直(zhi)是(shi)難(nan)以(yi)解(jie)決(jue)的(de)難(nan)題(ti)，雖(sui)然(ran)氣(qi)態(tai)氫(qing)氣(qi)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)管(guan)道(dao)輸(shu)送(song)，但(dan)是(shi)氫(qing)的(de)特(te)性(xing)使(shi)得(de)運(yun)輸(shu)用(yong)的(de)鋼(gang)管(guan)很(hen)容(rong)易(yi)受(shou)損(sun)，需(xu)要(yao)較(jiao)厚(hou)的(de)管(guan)壁(bi)確(que)保(bao)其(qi)不(bu)會(hui)逸(yi)出(chu)。美(mei)國(guo)能(neng)源(yuan)部(bu)在(zai)一(yi)次(ci)關(guan)於(yu)燃(ran)料(liao)的(de)通(tong)報(bao)中(zhong)指(zhi)出(chu)，新(xin)管(guan)道(dao)建(jian)設(she)的(de)初(chu)始(shi)資(zi)本(ben)成(cheng)本(ben)高(gao)是(shi)擴(kuo)大(da)氫(qing)管(guan)輸(shu)送(song)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)的(de)主(zhu)要(yao)障(zhang)礙(ai)。

正是由於這個原因
，InnovOil注意到CSIRO領導的新項目。2017年5月，在CSIRO宣布的新項目中，將致力於開發和展示一個氫氣生產係統，每天可以直接從氨提供至少5公斤的高純度氫。

氨（NH₃）具有高的儲存氫原子的能力
，其重量的17.6%為氫元素
，而其體積密度比液體H₂大45％。氨(an)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)以(yi)及(ji)可(ke)以(yi)以(yi)與(yu)丙(bing)烷(wan)或(huo)其(qi)它(ta)燃(ran)料(liao)大(da)致(zhi)相(xiang)同(tong)的(de)方(fang)式(shi)儲(chu)存(cun)在(zai)壓(ya)力(li)罐(guan)中(zhong)的(de)特(te)性(xing)，使(shi)得(de)它(ta)經(jing)常(chang)被(bei)提(ti)出(chu)作(zuo)為(wei)載(zai)體(ti)。更(geng)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)
，氨(an)氣(qi)分(fen)解(jie)之(zhi)後(hou)會(hui)變(bian)成(cheng)氫(qing)氣(qi)和(he)氮(dan)氣(qi)
，氮(dan)氣(qi)是(shi)一(yi)種(zhong)無(wu)毒(du)且(qie)不(bu)產(chan)生(sheng)溫(wen)室(shi)效(xiao)應(ying)的(de)氣(qi)體(ti)。

然而，合成和分解氨所需的大量能量使得這一方案直到目前為止都沒有得到實施。變壓吸附（PSA）技術出現的時候，人們才看到了這一技術的希望。

變壓吸附技術是氫氣淨化的基準
，其生產的高純度氫氣足夠用於質子交換膜（PEM）燃料電池
，然而PSA係統體積龐大，具有大量的移動部件，並且需要大量組件以實現連續生產。

CSIRO項目的關鍵在於基於Michael Dolan博士設計的專有膜分離器技術，薄金屬膜允許氫氣通過，同時阻擋所有其他氣體
，以此分解氨原料，實現氨氫轉化。與PSA係統不同
，它允許較小的設備（無移動部件）在連續操作中工作。

膜由釩基合金製成
，其設計理念是盡可能多地使用廉價的材料和批量生產技術（如金屬管擠出和電鍍）。膜基材本身是可滲透的廉價釩合金的致密管，其被拉伸至約0.2mm的壁厚度和10mm的直徑
，然後將催化層沉積在內表麵和外表麵上。

膜在300-400°C的溫度下分離氣態分子，其過程為：shouxianzhengfaan，ranhoutongguocuihuaji，jiangqifenjiechengdanqiheqingqi

，tongguomojiangqitijiayayiconghunhewuzhongtiqugaochunduqingqi。qizhong，youyuanqifenjieweixirefanying，zhenggeguochengzhongxuyaobuduandixiangxitongtigongnengliang
，lingwai，gonggeianqiyexuyaoshiyongyigekongyaji

，jinguanxitongkeyizaichangyaxiayunxing。

與大多數氣體分離過程一樣，有價值產品（氫氣）的回收率從不是100％。通常運作回收率約為85％
，但這取決於停留時間和預期的產出。為了提高效率
，係統將主要含有未回收的氫氣和未反應的氨氣和氮氣（廢氣）用於燃燒以產生氨分解所需的熱量
，或者可以將其進料到第二裝置，如高溫燃料電池，內部內燃機或渦輪機發電。

PEM燃料電池需要含有不超過100ppbv氨的氫氣，膜中非常小的缺陷將意味著超過這一極限
，燃料將不適合用於PEM燃料電池。這種釩膜的厚度消除了缺陷的可能性

，這意味著CSIRO係統可以滿足所需的PEM純度標準。在製造過程中或隨著時間的推移，更薄的膜更容易發生缺陷，這些缺陷的可能性可以通過製造較厚的膜來減輕。

CSIRO的(de)目(mu)標(biao)是(shi)使(shi)膜(mo)技(ji)術(shu)彌(mi)補(bu)氫(qing)氣(qi)生(sheng)產(chan)，分(fen)配(pei)和(he)交(jiao)付(fu)之(zhi)間(jian)的(de)差(cha)距(ju)。分(fen)離(li)器(qi)係(xi)統(tong)將(jiang)以(yi)模(mo)塊(kuai)化(hua)，可(ke)擴(kuo)展(zhan)的(de)單(dan)元(yuan)的(de)形(xing)式(shi)部(bu)署(shu)
，可(ke)以(yi)在(zai)加(jia)氫(qing)站(zhan)
，生(sheng)產(chan)現(xian)場(chang)或(huo)其(qi)附(fu)近(jin)使(shi)用(yong)。

項目獲得了澳大利亞科技工業基金會（SIEF）170萬澳元（約合130萬美元）的資助，並獲得了像BOC、現代，豐田和Renewable Hydrogen等公司的高調支持。一旦這個項目完成，Dolan和團隊就會關注更廣泛的商業化。之後將在韓國和歐洲進行大規模試驗
，每天製氫大約100公斤。