中国将控制全球一半氢电解槽产能

中国将控制全球一半氢电解槽产能 国际能源署发布的一份报告称，到2023年底，中国已经装置的低碳制氢电解槽产能将达到全球产能的一半。 据法新社报道，国际能源署星期五（9月22日）发布报告称，由于通货膨胀导致新项目放缓，但中国在电解槽部署方面处于领先地位，到2023年底将控制全球制氢电解槽产能的一半。 虽然起步较晚，但近年来中国电解槽装机产能大幅增长，预计将达到占全球产能一半的1.2吉瓦（12亿瓦）；而2020年中国电解槽产能仅占全球产能的10%。 电解槽是用于工业分离水分子中的氢和氧的设备，其可使用通过太阳能、风能或核能等可再生能源获得的电力。随着绿色能源转型的进行，电解槽正在取代传统的工业氢气生产方法。 国际能源署表示，只要所有已宣布的项目得到实施，到2030年低碳氢的产量将达到3800万吨。 但通货膨胀导致设备成本上升，国际能源署在报告中称，一些项目已将其初始成本估算上调了50%。这让国际能源署担心，全球范围内绿氢取代传统灰氢的速度太慢。 国际能源署指，低碳氢2022年在全球需求中的占比不到1%，意味着使用氢气造成了相当于9亿吨二氧化碳的排放。 国际能源署称，低碳氢的使用仍远未达到实现气候目标所需的水平。该机构同时呼吁加强国际合作、避免市场分裂。

意大利科学家利用金属钌开发出高效生产绿色氢气的新系统

意大利科学家利用金属钌开发出高效生产绿色氢气的新系统 IIT和BeDimensional的研究人员使用钌的纳米颗粒作为电解槽阴极的活性相，从而提高了整个电解槽的效率。资料来源：IIT-意大利技术研究所这项技术是在联合实验室的活动范围内开发的，最近发表在两份高影响因子期刊（《自然通讯》和 《美国化学学会杂志》）上，其基础是新的电催化剂系列，可以降低工业规模绿色制氢的成本。氢被认为是一种可持续的能源载体，是化石燃料的替代品。但就对环境的影响而言，并非所有的氢都是一样的。事实上，目前生产氢气的主要方法是甲烷蒸汽转化，这是一种以化石燃料为基础的工艺，会释放出二氧化碳（CO2）作为副产品。这种工艺产生的氢分为"灰色"（二氧化碳被释放到大气中）和"蓝色"（二氧化碳被捕获并地质封存）两种。要想在 2050 年之前将排放量大幅降至零，就必须用更具环境可持续性的工艺来取代这些工艺，以提供"绿色"（即净零排放）氢气。"绿色"氢气的成本主要取决于将水分子分离成氢气和氧气的装置（电解槽）的能效。这一发现的联合小组的研究人员开发了一种新方法，在将电能（分裂水分子时利用的能量偏差）转化为产生的氢分子中储存的化学能方面，这种方法比目前已知的方法保证了更高的效率。研究小组提出了催化剂的概念，并使用了可再生能源，如太阳能电池板产生的电能。热那亚意大利技术研究所（IIT）和 BeDimensional S.p.A.（IIT 的衍生公司）组成的联合团队确定了新的解决方案。照片中Liberato Manna（IIT）、Francesco Bonaccorso（BeDimensional）、左勇（IIT）、Sebastiano Bellani（BeDimensional）、Marilena Zappia（BeDimensional）、Michele Ferri（IIT）。资料来源：IIT-意大利技术研究所"我们的研究表明，尽管初始投资略高于标准电解槽所需的投资，但仍有可能最大限度地提高成熟技术的效率。这是因为我们使用了钌这种贵金属"，热那亚国际理工学院纳米化学小组的左勇和 Michele Ferri 评论道。研究人员使用了钌纳米粒子，这种贵金属的化学性质与铂相似，但价格便宜得多。钌纳米粒子可作为电解槽阴极的活性相，从而提高整个电解槽的效率。"我们在工业重要条件下进行了电化学分析和测试，从而评估了我们材料的催化活性。此外，理论模拟使我们能够在分子水平上理解钌纳米粒子的催化行为；换句话说，理解其表面水分裂的机理，"来自 BeDimensional 的 Sebastiano Bellani 和 Marilena Zappia 解释说，他们参与了这一发现。"结合实验数据和其他工艺参数，我们进行了技术经济分析，结果表明，与最先进的电解槽相比，这项技术具有竞争力。"钌是一种贵金属，作为铂金提取的副产品，其产量很小（每年 30 吨，而铂金的年产量为 200 吨），但成本较低（每克 18.5 美元，而铂金的成本为 30 美元）。新技术每千瓦只需使用 40 毫克钌，这与质子交换膜电解器大量使用铂（每千瓦高达 1 克）和铱（每千瓦 1 至 2.5 克，铱的价格约为每克 150 美元）形成鲜明对比。通过使用钌，印度理工学院和 BeDimensional 公司的研究人员提高了碱性电解器的效率，这种技术因其坚固耐用而被使用了几十年。例如，1969 年将人类送上月球的阿波罗 11 号太空舱就采用了这种技术。新开发的用于碱性电解槽的钌基阴极系列非常高效，运行寿命长，因此能够降低绿色氢气的生产成本。研究人员总结说："未来，我们计划将这种技术和其他技术（如基于可持续二维材料的纳米结构催化剂）应用于以可再生能源（包括光伏电池板产生的电力）为动力的升级电解器中。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

而一项新的研究消除了制造绿色氢气的一大障碍

而一项新的研究消除了制造绿色氢气的一大障碍 荷兰拉德布德大学和埃因霍温理工大学的研究人员基安-德-克莱因（Kiane de Kleijne）今天在《自然-能源》（Nature Energy）杂志上发表的一篇论文指出，氢气的生产往往会导致大气中二氧化碳（CO2）的增加。这在一定程度上是因为部分氢气来自天然气生产。有一些更环保的制氢方法，比如利用太阳能或风能来驱动氢从水分子中分离出来的过程，但 De Kleijne 认为，在这种情况下，需要考虑创建这些设施的碳足迹。事实上，绿色能源在非洲或巴西等风力和阳光充足的地方最为有效，这也意味着在那里生产的氢气需要运往世界其他地方使用，这再次增加了其碳足迹。De Kliejne 说："如果以这种方式审视整个生命周期，绿色氢气通常（但肯定不总是）会带来二氧化碳减排。在使用风能而非太阳能的情况下，二氧化碳减排量通常更高。未来，随着更多的可再生能源被用于制造风力涡轮机、太阳能电池板和电解槽用钢等，这种情况将得到进一步改善。"在此之前，一种名为质子交换膜（PEM）的流行制氢工艺的新突破可能会有所帮助。质子交换膜是一种水电解工艺，能从水分子中分离出氢。除了为该工艺提供电力的碳成本之外，PEM 还被认为是一种绿色技术，因为它的唯一输出是氧气，而不是二氧化碳。但问题是，铱是唯一能在苛刻的酸性环境中承受水分子被剪切分离的元素之一。而铱是地球上最稀有的金属之一，很难找到，因此 PEM 设备很难大规模制造。西班牙光子科学研究所（ICFO）开展了一项新研究，下面的视频对此进行了详细介绍。 新型催化剂揭示了水在绿色制氢中的隐藏力量基本上，ICFO 的研究人员创造了一种由钴和钨等常见元素制成的阳极催化剂。但为了保护阳极免受电解过程中预计会发生的降解，他们采取了一种独特的方法，即用水浸渍钴钨氧化物水正是阳极催化剂的工作介质。该研究的第一作者拉尼特-拉姆（Ranit Ram）说："在项目开始时，我们就对水本身作为水电解中的潜在作用感到好奇。以前没有人以这种方式主动定制过这种水的界面"。结果是，在电解过程中，当新阳极因失去材料而降解时，水和氢氧化物这两种在电解过程中普遍存在的化合物就会汹涌而入，填补阳极留下的孔洞。这样就形成了一种水性屏蔽，防止阳极过快降解。 在使用 PEM 反应器进行的测试中，这种新材料表现出色。主要合著者 Lu Xia 博士说："我们将电流密度提高了五倍，达到了 1 A/cm2 - 这在该领域是一个非常具有挑战性的里程碑。但关键是，在如此高的密度下，我们还实现了超过 600 小时的稳定性。因此，我们达到了非铱催化剂的最高电流密度和最高稳定性。"研究人员承认，这种新型水浸渍合金的稳定性不如目前的阳极，但他们表示，这一发现可以弥补这一不足，因为它展示了一种不依赖稀缺金属的高效 PEM 方法。事实上，研究小组表示，该工艺甚至可以与其他材料一起使用，这一点非常可取，因为钴通常来自使用童工的矿山。研究参与者、ICFO 教授加西亚-德-阿尔奎尔（García de Arquer）说："钴虽然比铱更丰富，但考虑到它的来源，仍然是一种非常令人担忧的材料。这就是为什么我们正在研究基于锰、镍和许多其他材料的替代品。如有必要，我们将研究整个元素周期表。我们将探索和尝试我们在研究中报告的这种设计催化剂的新策略。"PEM 研究报告已发表在《科学》杂志上。 ... PC版： 手机版：

低成本凝胶薄膜可从沙漠空气中提取饮用水

低成本凝胶薄膜可从沙漠空气中提取饮用水 世界上超过三分之一的人口生活在干旱地区，这些地区经历着严重的水资源短缺。德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家和工程师已经开发出一种解决方案，可以帮助这些地区的人们获得清洁的饮用水。 该团队开发了一种低成本的凝胶薄膜，即使在最干燥的气候下也能从空气中提取水。促进这种反应的材料每公斤仅需 2 美元，在相对湿度低于 15% 的地区，每公斤每天可生产 >6 升水，在相对湿度高达 30% 的地区可以生产 13 升。 这项研究建立在该团队以前的突破之上。该团队曾研究得到了，以及应用该技术创造。然而，这些技术是为相对高湿度的环境设计的。 「这项新工作是关于人们可以用来在地球上最热、最干燥的地方获得水的实际解决方案」，科克雷尔工程学院沃克机械工程系的材料科学和机械工程教授于桂华（音）说。「这可以让数百万无法持续获得饮用水的人，在家里拥有简单的、可以轻松操作的产水装置」。 研究结果发布在上。

世界上效率最高的产氢系统开始扩大生产规模

世界上效率最高的产氢系统开始扩大生产规模 Hysata 声称其毛细管进料电解槽是世界上最高效的电解槽，生产氢气的能耗降低了约 20%，同时安装和维护成本也更低。即使目前是最好的系统也需要消耗约 52.5 千瓦时的能量来制造一公斤可存储 39.4 千瓦时能量的氢气。这是对可再生能源的浪费，也导致这种绿色燃料的成本居高不下，在许多应用中，这种燃料都很难与化石燃料和电池相抗衡。这就是澳大利亚公司 Hysata 的毛细管电解槽如此吸引人的原因所在；在 95% 的效率下，它只需消耗 41.5 千瓦时的能量就能产生一公斤氢气，从而降低了氢气生产商的运营成本，同时由于安装和运行成本更低，也降低了资本支出。结果就是：最便宜的绿色氢气。Hysata 说，其设计（最初由卧龙岗大学的科学家发明）的关键目标是消除阳极和阴极之间电解质液体中的氢气和氧气气泡。气泡是不导电的，它们会粘附在电极表面，这意味着暴露在电解液中的电极面积会减少。这就增加了系统的阻力，也是造成能量浪费的主要原因。Hysata 的设计使电解液位于设备底部，通过电极之间的多孔亲水分离器将电解液吸上来。每个电极的内侧都与电解液完全直接接触，外侧则是干燥的腔室。因此，当水从管子中流出并被分离时，气体就无法通过。阻力大大降低，毛细作用将更多的水吸到中央分离器上，而不需要任何泵，整体效率大大提高。Hysata 对电解槽演变过程的描述，由此产生了公司的高效新型设计 希萨塔事实上，希萨塔公司表示，在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上发表的同行评审研究中，它已经测得这种电池在实验室条件下的效率高达 98%。因此，95% 的效率可能是现实世界中的实际数字。在我们看来，这无疑令人印象深刻，而投资者似乎也同意这一点。上周，该公司宣布获得 1.11 亿美元的 B 轮投资。在一份新闻稿中，该公司表示"将利用这笔资金扩大其位于新南威尔士州卧龙岗的标志性海滨制造工厂的产能，并进一步开发技术，以达到千兆瓦级的制造规模"。从表面上看，这似乎是个好消息，也是向去碳化迈出的宝贵一步。在零碳经济中，氢有望成为一种有用的清洁燃料和储能介质，其单位重量所携带的能量比电池更多，并为航空、航运、重型机械和长途卡车运输等难以脱碳的行业提供了潜在的解决方案。但是，Hystata 和其他电解槽制造商一样，在短期内面临着严峻的市场形势。研究公司 BloombergNEF 最近发布的一份报告指出，当今电解槽市场的问题不在于供应、成本或效率，而在于需求。去年，只有一家纯电解槽公司实现了盈利，其余公司的亏损额高达 14 亿美元。据Hydrogen Insight 称，原因主要是"美国和欧盟的补贴推出速度慢于预期"，导致许多需求方开发商推迟或取消订单。截至 2023 年底，全球电解槽的产能已是 2024 年预计交付量的七倍，多家制造商已宣布大幅扩产，到 2025 年产能将增加一倍以上，这还不包括"涌入市场"的新制造商。这可能只是暂时的情况，Hysata 独特的成本/效益等式使其即使在市场困难的情况下也能很好地出货，但这肯定会给那些被遗弃的企业带来经济压力，同时也表明美国在 2022 年宣布的"大规模、改变游戏规则的绿色氢能激励措施"（《通货膨胀削减法案》的一部分）并没有完全按计划进行。无论如何，绿色氢气都将使用可再生能源来生产，而 Hysata 的技术将确保在此过程中尽可能减少可再生能源的损耗。这是一个好消息即使它无法解决压缩、低温冷却、运输或在另一端转换成电力过程中损失的能量。 ... PC版： 手机版：

MIT研发的新装置可以每天从干旱空气中汲取1.5加仑饮用水

MIT研发的新装置可以每天从干旱空气中汲取1.5加仑饮用水 集水器通常由吸附材料构成，即在其表面集水。为了最大限度地扩大暴露在空气中的表面积，这种新型装置由一系列垂直翅片组成，间距为 2 毫米（0.08 英寸）。这些鳍片由铜片组成，夹在铜泡沫中，然后涂上一种常用于吸附水的特殊沸石材料。一小时后，翅片上的水达到饱和，于是铜片被加热，将水释放出来。如果在湿度为 30% 的空气中（属于干旱地区）每天进行 24 次这样的循环，研究小组估计，每使用 1 升吸附涂层收割机每天就能生产出 1.3 升（0.3 加仑）饮用水。按比例放大，每公斤（2.2 磅）材料每天可生产 5.8 升（1.5 加仑）水，足以满足几个人的日常用水需求。虽然不乏其他正在研发中的集水机，但这款集水机有几个优点。首先，它收集的水量比大多数采水器多有些采水器每公斤材料只能收集100 毫升（1.5 盎司）水。约翰-霍普金斯大学的一项设计听起来特别惊人，每公斤材料每天能收集 8.66 升（2.3 加仑）水，但这些测试是在 70% 的湿度下进行的。这种新设计还可以全天候持续工作，而其他设计则是在晚上收集水，早上再释放出来。潜在的缺点是，这种系统需要能量来释放水设备的底部需要达到184 °C（363 °F）才能拧出水。但研究小组表示，该装置可以利用废能或其他系统（如建筑物或车辆）的热量。这项研究发表在《ACS 能源通讯》杂志上。 ... PC版： 手机版：