加拿大Ontario科技大学通过微波产生等离子,高效将水蒸气分解成氢气

据外媒报道,加拿大安大略科技大学(University of Ontario Institute of Technology)的研究人员正在研究一种新方法,通过微波产生等离子体(质壁分离),将水蒸气分解成氢气。

加拿大Ontario科技大学通过微波产生等离子,高效将水蒸气分解成氢气

制氢已经成为无碳解决方案的焦点,而且清洁制氢的方法也越来越受到重视,制成纯氢需要大量的能量。不过,考虑到此种气体在燃烧时不会排放污染物,而且可用于电动汽车等大量应用中,有大量的研究专注于有基于微波等离子体源(MPS)的方法是一种很有前途的制氢技术。尽管此前已有有关从碳氢化合物溶液中,利用等离子体化学物制氢的研究,但是,直接利用等离子体放电,以直接分解水蒸气的研究很少,也没有关于基于天线的微波制氢的研究。在此次研究中,研究人员设计了一种独特的新系统,采用2%的铈钨天线,以分解商用改良2.45 GHz微波中的水蒸气。

加拿大Ontario科技大学通过微波产生等离子,高效将水蒸气分解成氢气

在该系统中,直接放电的蒸汽流在107摄氏度时会进入定制研发的反应堆中,而该反应堆位于900W微波内,高电场产生的高能电子会加速2.45GHz微波与水蒸气分子的碰撞,从而使此类分子被电离并解离成氢和氧自由基。

在铈钨天线的尖端,水蒸气会发生电离、重组和分解。未被分解的水蒸气会在回流冷凝器中冷凝,以避免与H2(氢气)和O2(氧气)进行重组,并对产生的气体进行分离和干燥,干燥气体通过冷凝器出口流向流量计和催化氢传感器。

能量效率和可用能分别为53%和44%,最大产氢量为13.3 g/kWh,产氢速率为25.7至78.3 mL/s。因此,该独特系统的效率和生产率都很好,为解决能源和可持续性等重要问题带来了希望降低制氢成本。

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