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生物質(zhì)能、氫能共同利用的新模式

2019-06-17 10:55  來源:科技日報  瀏覽:  

從中國科學院獲悉,該院大連化學物理研究所王峰研究員團隊在實驗中利用光能如太陽能、人造光源和生物質(zhì)如秸稈、林木廢棄物等的下游產(chǎn)品為原料,制備出柴油和氫氣,開辟了生物質(zhì)能、氫能共同利用的新模式。相關論文發(fā)表在近期出版的《自然能源》上。

氫氣是化學工業(yè)和面向未來的理想清潔能源,相關技術備受關注。據(jù)介紹,在光催化產(chǎn)生氫的過程中,光生電子可以還原質(zhì)子產(chǎn)生氫氣,而光生空穴如果不與反應底物發(fā)生作用,有可能會氧化光催化劑自身,進而導致生產(chǎn)氫氣效率低,出現(xiàn)光催化劑失活等現(xiàn)象。

針對這些問題,人們通常引入犧牲試劑來消耗光生空穴,進而提升制氫效率和光催化劑穩(wěn)定性。但這一過程中不可避免地產(chǎn)生廢物,所獲得的氫能量甚至還不足以抵消生產(chǎn)犧牲試劑所需的能量。因此,發(fā)展一種既能生產(chǎn)氫氣,又能夠?qū)⑸镔|(zhì)轉(zhuǎn)化為有用的化學品或燃料的技術尤為重要。

秸稈、林木廢棄物等生物質(zhì)是自然界產(chǎn)量最大的可持續(xù)碳資源,它可替代石化資源給人們提供大量的生產(chǎn)生活用品。作為利用光能分解水生產(chǎn)氫氣的替換方法,在可見光驅(qū)動下分解生物質(zhì)原料,通常可以獲得更高的光能利用率和產(chǎn)生氫氣速率。

經(jīng)過長期探索,中科院大化所研究團隊在實驗中利用可見光來驅(qū)動生物質(zhì)下游產(chǎn)品即甲基呋喃類化合物,進而同時完成生產(chǎn)氫氣和原柴油兩種能源產(chǎn)品的過程。據(jù)悉,該反應在常溫常壓下進行即可獲得組分非常豐富的原柴油,且脫除了原柴油中的氧,取得與目前市場上的柴油更接近的可再生高品質(zhì)油品,其副產(chǎn)品為氫氣。

研究組組長王峰研究員表示,這個過程中是利用光能和生物質(zhì)制備氫氣后,產(chǎn)生的生物質(zhì)產(chǎn)物再經(jīng)過進一步加工生成高品質(zhì)柴油。一個過程同時生成兩種重要能源產(chǎn)物,可謂“一箭雙雕”。

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