鉬作為添加劑助力“下水道氣體”轉化為氫燃料

科學家們發現了一種使用鉬作為添加劑的新化學工藝，可以將發臭的有毒氣體轉化為清潔燃燒的燃料。最近在美國化學學會期刊 ACS 可持續化學工程的一篇文章中詳細介紹了一種將硫化氫，通常稱為“下水道氣體”轉化為清潔氫燃料的工藝。硫化氫從糞便堆和下水道管道中排放出來，是包括煉油和天然氣、造紙和採礦在內的工業活動的主要副產品。

該研究詳述了使用相對較少的能源和相對便宜的材料 - 化學硫化鐵和微量鉬作為添加劑。除了聞起來像臭雞蛋外，硫化氫還具有劇毒，會腐蝕管道並危害接觸它的人的健康。

“硫化氫是工業和環境中最有害的氣體之一，而且由於這種氣體非常有害，許多研究人員希望將硫化氫轉化為一種不太有害的東西，最好是有價值的。”該研究的合著者、俄亥俄州立大學化學和生物分子工程研究助理Lang Qin說。

該研究建立在同一研究小組之前的工作基礎上，使用一種稱為化學迴圈的過程，該過程涉及在高壓反應堆中添加金屬氧化物顆粒以燃燒燃料，而空氣和燃料之間沒有直接接觸。該團隊首先在煤和葉岩氣上使用化學迴圈將化石燃料轉化為電能，而不會將二氧化碳排放到大氣中。最初的過程使用氧化鐵來分解化石燃料。

研究人員後來將這一概念應用於硫化氫併發明瞭 SULGEN 工藝，該工藝將硫化氫轉化為氫氣。Qin說，研究人員發現，純化學物質硫化鐵在工業用途所需的大規模上表現不佳。研究小組一直在努力尋找其他廉價的化學物質，這些化學物質可以大量催化這種轉化。該研究表明，將痕量鉬引入硫化鐵可能是一個有吸引力的選擇。

這種材料相對便宜且易於獲得，使其成為大規模運營的有吸引力的選擇。研究人員說，將這種有毒氣體轉化為氫燃料會產生一種替代石油和天然氣，這是導致氣候變化的主要因素。

“現在判斷我們的研究是否可以取代現有的任何氫燃料生產技術還為時過早，”該研究的主要作者、俄亥俄州立大學清潔能源研究實驗室的研究生 Kalyani Jangam 說。 “但我們正在做的是調整這個分解過程，並從中製造出有價值的產品。”

在最近的這項研究中，研究人員發現鉬可以改善硫化氫的分解，將其分解為兩部分——氫燃料和硫。這項工作處於科學過程的早期，研究人員表明該過程在實驗室中有效，而工業級的測試也即將到來。

“在更大的尺度上，我們想要解決有害氣體問題，我們認為我們的化學迴圈過程可以實現這一點，”秦說。“在這裡，我們找到了一種在實驗室中製造這種增值氫燃料的方法。”