工業(yè)革命以來，能源對環(huán)境的影響一直是人們關(guān)注的問題。最近，這促使研究人員尋找清潔和可再生能源的可行選擇。

由于其可負擔性和環(huán)境友好性，氫是一種替代化石燃料的可行能源。然而，由于其低密度，氫難以有效運輸，許多車載制氫方法速度慢且能耗大。

來自中國科學(xué)院、北京大學(xué)和清華大學(xué)的研究人員研究了燃料電池中實時的按需制氫，這是一種安靜而清潔的能源。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《可再生和可持續(xù)能源》雜志上。

研究人員使用鎵、銦、錫和鉍的合金(金屬的組合)來產(chǎn)生氫。當合金遇到浸在水中的鋁板時，就會產(chǎn)生氫。這種氫與質(zhì)子交換膜燃料電池相連，質(zhì)子交換膜燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的燃料電池。

“與傳統(tǒng)的發(fā)電方式相比，質(zhì)子交換膜燃料電池具有更高的轉(zhuǎn)換效率，”中國科學(xué)院和清華大學(xué)的劉靜教授說。它可以迅速啟動，悄無聲息地運行。此外，這一過程的一個關(guān)鍵好處是，它產(chǎn)生的唯一產(chǎn)品是水，這使它對環(huán)境友好。”

他們發(fā)現(xiàn)在合金中加入鉍對制氫有很大的影響。與鎵、銦、錫合金相比，鉍合金的制氫反應(yīng)更穩(wěn)定、更持久。然而，為了進一步降低成本和環(huán)境影響，能夠回收這種合金是很重要的。

“現(xiàn)有的反應(yīng)后混合物分離方法存在各種各樣的問題，”劉說。“酸性或堿性溶液可以溶解氫氧化鋁，但也會導(dǎo)致腐蝕和污染問題。”

其他副產(chǎn)物去除方法難度大、效率低，氫氣反應(yīng)過程的散熱問題也有待優(yōu)化。一旦這些困難得到解決，這項技術(shù)就可以應(yīng)用于從交通到便攜設(shè)備的各個領(lǐng)域。

“這種方法的優(yōu)點是它可以實現(xiàn)實時和按需制氫，”劉說。“它可能為綠色和可持續(xù)能源時代提供了一種可能性。”