利用阳光从废水中吸收氢气

在数以千计的从塑料到肥料的普通产品生产中，氢是至关重要的组成部分，但生产纯氢既昂贵又耗能。现在，普林斯顿大学的一个研究小组利用阳光将氢从工业废水中分离出来。

在2月19日发表在《能源与环境科学》杂志上的一篇论文中，研究人员报告说，他们的过程将可分解水产生氢的可扩展技术的当前接受速度提高了一倍。

该技术使用具有“瑞士奶酪”黑硅界面的特殊设计的腔室来分解水并隔离氢气。在消耗废水中的有机物时，细菌会产生电流，从而有助于该过程。电流又有助于水的分解过程。

该团队由土木与环境工程学教授Zhiyong Jason Ren和安德林格能源与环境中心领导，从酿酒厂中选择了废水进行测试。他们使废水流经处理室，使用灯来模拟阳光，并观察有机化合物分解和氢气泡上升。

圣地亚哥州立大学化学与生物化学副研究员兼助理教授顾静说，这一过程“使我们能够处理废水并同时产生燃料”。

研究人员说，这项技术可能吸引炼油厂和化工厂，这些工厂通常使用化石燃料生产自己的氢气，并且面临着清洗废水的高昂成本。

从历史上看，制氢一直依赖于石油，天然气或煤炭，而这种能源密集型的方法涉及用蒸汽处理碳氢化合物。然后，化学品制造商将氢气与碳或氮混合，生成高价值的化学品，例如甲醇和氨。两者是合成纤维，肥料，塑料和清洁产品以及其他日常用品中的成分。

尽管氢气可以用作车辆燃料，但化学工业目前是氢气的最大生产者和消耗者。根据能源信息署(Energy Information Administration)2016年的报告，在高度工业化的国家中生产化学药品比生产钢铁，钢铁，金属和食品需要更多的能源。该报告估计，在未来的二十年中，生产基础化学品将继续是最大的工业能源消费国。

研究的第一作者，安德林格中心的副研究员卢璐说：“这是化学工业和其他工业的双赢局面。” “通过这种制氢工艺，他们可以节省废水处理并节省能源使用。”

根据研究人员的说法，这是首次将实际废水而不是实验室制备的溶液用于光催化生产氢气。研究人员说，该团队连续四天连续生产气体，直到废水用完为止，这非常重要，因为从历史上看，使用水生产化学药品的类似系统在使用数小时后就失效了。研究人员通过监测细菌产生的电子数量来测量氢的产生，该数量与所产生的氢数量直接相关。Ren说，该测量在类似实验室实验中处于高端状态，是有潜力用于工业用途的技术的两倍。