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，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。