它看起來像魔術。豐田希望從空氣中製造燃料(氫)

Anonim

豐田的官方聲明開始的時候簡直是天方夜譚:“這感覺就像魔法一樣:我們將一個特定的設備與空氣接觸,將其暴露在陽光下,然後它就開始免費生產燃料。”

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首先,他們所指的燃料不是汽油或柴油,而是氫氣。正如我們所知,豐田是該領域的主要參與者之一,燃料電池汽車或燃料電池使用氫氣來產生使車輛啟動所需的電能。

這項技術擴展的主要障礙之一恰恰在於氫氣的生產。儘管它是宇宙中最豐富的元素,但不幸的是,它似乎總是“附著”在另一種元素上——一個常見的例子是水分子,H2O——需要復雜而昂貴的過程來分離和儲存它。

豐田光電化學電池

正如豐田回憶的那樣,氫氣生產仍然使用化石燃料,日本品牌打算改變這種情況。

根據豐田汽車歐洲公司 (TME) 的一份聲明,他們取得了重要的技術進步。與 DIFFER(荷蘭基礎能源研究所)合作開發了一種能夠吸收空氣中存在的水蒸氣的裝置,僅使用太陽能直接分離氫和氧 ——因此我們得到免費燃料。

這種聯合開發主要有兩個原因。首先,我們需要新的、可持續的燃料——比如氫——可以減少我們對化石燃料的依賴;二是要減少溫室氣體排放。

TME 的先進材料研究部門和 DIFFER 的能源應用催化和機電過程小組由 Mihalis Tsampas 領導,共同努力實現了一種將水分成氣態(蒸汽)相而不是更常見的液相的組成元素的方法。 Mihalis Tsampas 闡明了原因:

用氣體代替液體工作有幾個優點。液體有一些問題,例如意外起泡。此外,通過使用氣相而不是液相的水,我們不需要昂貴的設施來淨化水。最後,由於我們只使用周圍空氣中存在的水,因此我們的技術適用於沒有水的偏遠地區。

Mihalis Tsampas,DIFFER 能源應用的催化和機電過程

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第一個原型

TME 和 DIFFER 展示了該原理的工作原理,開發了一種新的固態光電化學電池,能夠從環境空氣中捕獲水,在暴露在陽光下後,它開始產生氫氣。

豐田光電化學電池
光電化學電池的原型。

這第一個原型設法實現了令人印象深刻的 70% 的性能是由等效的充水設備實現的 - 有希望。該系統包括聚合物電解質膜、多孔光電極和吸水材料,與集成膜結合在特定裝置中。

下一步

鑑於已經取得的成果,這個有前途的項目成功地從 NWO ENW PPS 基金中分配了資金。下一步是改進設備。第一個原型使用已知非常穩定的光電極,但它有其局限性,正如 Tsampas 所說:“……這種材料僅使用吸收紫外線,占到達地球的所有陽光的不到 5%。下一步是應用最先進的材料並優化建築以增加水和陽光的吸收。”

克服這一障礙後,就有可能擴展該技術。用於產生氫氣的光電化學電池非常小(約 1 cm2)。為了在經濟上可行,它們必須至少增長兩到三個數量級(大 100 到 1000 倍)。

據Tsampas說,儘管還沒有到達那裡,但他希望這種類型的系統將來不僅可以幫助移動汽車,還可以為家庭供電。

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