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据外媒报道,韩国能源研究所(KIER)开发新“零间隙(Zero-Gap)”技术,可以明显提高利用有机废弃物生产绿色氢气的能力。这有望将废弃物转化为宝贵的资源,以满足人们对清洁能源不断增长的需求,以及有效管理废弃物。
(图片来源:韩国能源研究所)
生物电化学电池(BEC)利用微生物将有机废弃物转化为氢燃料。这些微生物在消耗废弃物时会释放电子和氢离子,而它们重新结合可以产生清洁的氢气。比起严重依赖化石燃料的传统方法,这一过程不仅更具可持续性,而且碳排放量少得多,非常契合全球脱碳目标。
BEC技术具有诸多优势,但其可扩展性有限,因为随着系统规模扩大,其内部电阻增加且效率降低。在大型系统中,电化学反应所需的路径更长,从而降低整个系统的效率,使该技术的商业可行性受到严重阻碍。
为了克服这些局限性,KIER开发了创新“零间隙”技术,将电池电极和隔膜之间的距离最小化。这种优化行为可以提高电子传输和反应效率,大大降低传统工艺中常见的功率损耗。
新设计不仅提高了性能,而且无论系统大小如何,都能保持效率。传统系统通常面临性能下降的问题,是因为较大的装置中压力不平衡,从而导致组件之间产生间隙。但KIER的设计巧妙地避免了这些问题,可以在所有规模上保持一致的性能。韩国产业技术试验院(KTL)通过大量测试验证了该技术的卓越性能。与传统BEC工艺相比,该技术已证明可以将氢气生产率提高1.2倍,电子产量提高1.8倍。重要的是,这些增益在中试规模实验中得以保持,标志着向商业可行性迈出了重要一步。
对于希望加强可持续废弃物管理和清洁能源生产的国家,这项技术进步可能带来翻天覆地的变化。这种高性能BEC的成功商业化,将在实现碳中和目标和促进氢能社会发展方面发挥关键作用。
高效制氢量的激增还可能大幅推动氢动力汽车市场的发展。目前,该行业受到燃料生产和基础设施的限制。通过增加氢气供应并降低成本,“零间隙”技术有望加速氢动力汽车(包括轿车和客车)的普及,还可能波及赛车运动。