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普林斯顿大学研究者以工业废水制氢 一举两得

北极星水处理网  来源:普林斯顿大学工程学院  作者:刘国晶  2019/5/22 15:22:14  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:工业废水 处理废水 分离氢气

北极星水处理网讯:导读:在数以千计的常用产品(包括从塑料到化肥等)生产过程中,氢都是不可缺少的原料。但是生产纯净的氢是昂贵的,并且是高能耗的。现在,普林斯顿大学的一个研究团队已经成功地利用太阳光从工业废水中分离出了氢。

在Energy & Environmental Science杂志今年2月19日发表的文章中,研究人员报告了他们通过分解水生产氢的这项技术。

该技术使用一种特殊设计带有类似“瑞士奶酪样”的黑硅界面的处理室来分解水,同时分离氢气。该工艺利用在工业废水中消耗有机物的时候细菌产生的电流进行水的分解。

该团队的负责人Jason Ren教授选择来自啤酒厂的废水进行试验。他们让废水穿过处理室,使用射灯模拟太阳光,同时观察有机化合物的破坏情况以及氢气泡的溢出情况。

该工艺实现了在处理废水的同时还能生产燃料,圣地亚哥州立大学化学与生物化学助理教授,也是该研究的共同研究人Jing Gu说。

研究人员介绍,该技术可以用于炼油厂和化工厂这样的不仅需要用化石燃料生产氢,而且还面临废水处理成本高的行业。

从前,氢的生产主要依赖于油、气和煤,并且还要依赖使用蒸汽加工碳氢化合物原料的高耗能的方法。氢气产生后,化学品生产商再利用氢气和碳或氮生产高价值的化学品,例如甲醇和氨。这两种物质是合成纤维、化肥、塑料以及清洁产品的主要成分。

尽管氢可用作汽车燃料,但是化工行业仍旧是目前氢最大的生产者和消耗者。按照美国能源信息管理属的报告介绍,在高度工业化的国家,生产化学品比生产钢铁、加工金属以及生产食品需要更多的能源。该报告预计生产基础化学品的行业在未来20多年仍旧会是能源最大的消费者。

“对于化工和其他行业而言,该技术是双赢的。”该研究的第一作者、Andlinger 中心副研究员Lu说,“通过使用这种产氢工艺,可以节约废水处理成本和能耗成本。”

按照研究人员的介绍,这是首次进行废水的实际测试,而不是实验室测试。测试使用光催化生产氢。该团队的测试在超过四天的时间内持续产生氢气,直到废水用完结束,实验结果很明显,测试两小时后其他的用于参比的系统均宣告失败。研究人员通过监控细菌产生电子的量测量了氢的产量,相较于类似的实验室实验,产氢量是较高的。Ren介绍说,这一技术的产氢量相当于那些可能用于工业规模化产氢技术的2倍。

Ren说,这种技术是可伸缩的,因为用于分离氢的处理室是模块化的,几个模块可以叠加处理更多的废水,生产更多的氢。

尽管还没有进行生命周期分析,但是研究者介绍,该工艺未来在没有能源优势的情况下至少可以实现能耗平衡,同时可以减少氢生产对化石燃料的需求。

研究者说,未来,他们可能还会通过生产更大量的氢和其他气体进行研究尝试,期望可以将该技术进一步工业化。

原标题:普林斯顿大学研究者以工业废水制氢,一举两得

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