麻省理工學(xué)院（MIT）科研團(tuán)隊(duì)公布了一項(xiàng)電化學(xué)技術(shù)突破，該成果已發(fā)表于《自然》期刊。該技術(shù)能夠從氨氣中直接提取高純度氫氣，相比傳統(tǒng)制氫方法顯著降低了能耗，并免去了后續(xù)的純化環(huán)節(jié)。

綠氫被視為經(jīng)濟(jì)脫碳的關(guān)鍵燃料，但其大規(guī)模應(yīng)用長(zhǎng)期受限于運(yùn)輸與儲(chǔ)存難題。氣態(tài)氫需要復(fù)雜昂貴的壓縮或液化系統(tǒng)，因此研究人員探索利用“儲(chǔ)氫載體”化合物來(lái)安全攜帶和按需釋放氫氣。其中，氨因具備成熟的全球生產(chǎn)與儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施，成為Zui具潛力的候選物質(zhì)之一。

傳統(tǒng)上從氨中釋放氫氣需依賴高溫裂解工藝，通常要求溫度超過(guò)500攝氏度，且產(chǎn)物為混合氣體，必須經(jīng)過(guò)額外純化才能使用。MIT此次開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新方案大幅降低了反應(yīng)條件，系統(tǒng)可在約200至300攝氏度的溫和環(huán)境下運(yùn)行，能源消耗顯著減少。

該系統(tǒng)的核心由鈀膜、電化學(xué)裝置及熔融氫氧化物電解質(zhì)組成。初期階段，釕與銫復(fù)合催化劑促使氨中的氫元素分離；隨后，選擇性鈀膜僅允許氫離子通過(guò)，阻擋氮?dú)饧捌渌s質(zhì)。在受控的電化學(xué)勢(shì)差驅(qū)動(dòng)下，質(zhì)子穿透膜層，電子經(jīng)外電路流動(dòng)，Zui終重新結(jié)合生成高純度氣態(tài)氫。項(xiàng)目主要研究員Yogesh Surendranath指出，該系統(tǒng)如同一種主動(dòng)泵送裝置，將氫從低濃度區(qū)定向轉(zhuǎn)移至高效回收區(qū)。

此項(xiàng)技術(shù)可直接產(chǎn)出高濃度氫氣流，無(wú)需二次純化，特別契合對(duì)氣體純度要求極高的工業(yè)場(chǎng)景，如微芯片制造、先進(jìn)電子元器件生產(chǎn)及燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。持續(xù)的氫提取過(guò)程還能反向促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)平衡，進(jìn)一步提升整體能效。外部專家評(píng)估認(rèn)為，該進(jìn)展對(duì)能源領(lǐng)域具有實(shí)質(zhì)性推動(dòng)作用。

研究團(tuán)隊(duì)已使用甲基環(huán)己烷（屬于液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫載體LOHC家族）對(duì)該技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，并取得積極結(jié)果。未來(lái)計(jì)劃將其應(yīng)用于汽車、公交、船舶、工業(yè)設(shè)施及科技廠房等場(chǎng)景。目前，研發(fā)團(tuán)隊(duì)正著手解決兩項(xiàng)挑戰(zhàn)：一是降低分離膜中昂貴金屬鈀的用量以控制成本，二是擴(kuò)大系統(tǒng)規(guī)模并適配其他相關(guān)工業(yè)流程。若技術(shù)瓶頸得以突破，有望加速清潔能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程。