迪肯大学：技术突破可以使炼油厂更环保，氢更安全
迪肯大学的研究人员取得了一项突破，可以帮助解决阻碍氢能广泛采用的最大障碍之一——安全储存和运输。
氢气越来越被吹捧为澳大利亚天然气危机的一种可持续解决方案。但找到一种可以储存大量气体以供实际应用的材料仍然是一项重大挑战。
这就是迪肯最近的发现可以提供答案的地方。迪肯前沿材料研究所 (IFM) 的纳米技术研究人员在著名的《今日材料》杂志上首次描述了这一新工艺，该工艺提供了一种安全分离、储存和运输大量气体且没有浪费的新方法。
IFM 纳米技术主席 Alfred Deakin 教授 Ying (Ian) Chen 说：“目前，澳大利亚正在经历一场前所未有的天然气危机，需要紧急解决方案。”
“更有效地使用氢气等清洁气体燃料是减少碳排放和减缓全球变暖的替代方法。”
传统的炼油方法使用高能“低温蒸馏”工艺将原油分离成消费者使用的不同气体，例如汽油或家用燃气。这一过程占世界能源使用量的 15% 之多。
IFM 研究概述了一种完全不同的分离和储存气体的机械化学方法，它使用一小部分能量并产生零浪费。
这一突破是如此重要——与公认的气体分离和储存智慧背道而驰——以至于首席研究员斯里坎特马蒂博士说他必须重复他的实验 20 到 30 次才能真正相信自己。
“看到这种情况发生，我们感到非常惊讶，但每次我们都得到完全相同的结果，这是一个灵光乍现的时刻，”马蒂蒂博士说。
该过程中的特殊成分是氮化硼粉末，它非常适合吸收物质，因为它很小但具有很大的吸收表面积。
“氮化硼粉末可以多次重复使用，一次又一次地进行相同的气体分离和储存过程，”Mateti博士说。
“没有浪费，该过程不需要刺激性化学物质，也不会产生副产品。氮化硼本身被归类为 0 级化学物质，被认为在家中绝对安全。这意味着你可以在任何地方储存氢气并在需要时使用它。”
在此过程中，将氮化硼粉末与需要分离的气体一起放入球磨机（一种在腔室中装有小不锈钢球的研磨机）中。随着腔室以越来越高的速度旋转，球与粉末和腔室壁的碰撞引发特殊的机械化学反应，导致气体被粉末吸收。
一种气体总是更快地被粉末材料吸收，将其与其他气体分离，并使其易于从研磨机中去除。这个过程可以重复几个阶段以逐个分离气体。
球磨气体吸收过程消耗76.8 KJ/s来储存和分离1000L气体。这至少比石油工业当前分离过程中使用的能源少 90%。
一旦吸收到这种材料中，气体就可以安全轻松地运输。然后，当需要气体时，可以简单地在真空中加热粉末以释放气体而不改变。
这一突破是陈教授和他的团队领导的三个十年工作的高潮，可以帮助创造包括氢气在内的一系列气体的固态存储技术。
“目前储存氢气的方法是在高压罐中，或者通过将气体冷却成液体形式。两者都需要大量的能量，以及危险的过程和化学品，”他说。
“我们展示了机械化学替代方案，使用球磨在室温下将气体储存在纳米材料中。它不需要高压或低温，因此它将提供一种更便宜、更安全的方式来开发氢动力汽车等产品。”
通过他们目前的研究，IFM 团队已经能够在小规模上测试他们的工艺，分离大约两到三升材料。但他们希望能够在行业支持下扩大到全面试点，并且他们已经为他们的工艺提交了临时专利申请。
“我们需要在工业界进一步验证这种方法以开发实际应用，”陈教授说。
“要将其从实验室转移到更大的工业规模，我们需要验证该过程是否比传统的气体分离和储存方法更节省成本、更高效、更快。”
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