蓋世汽車訊 隨著世界能源需求增長(zhǎng)，化石燃料的消耗量也在飆升。這會(huì)造成溫室氣體排放量大幅提升，引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題，研究人員一直致力于尋找替代型可再生能源。

（圖片來(lái)源：EPFL）

主要選項(xiàng)是利用動(dòng)植物產(chǎn)生的有機(jī)廢棄物或生物質(zhì)生產(chǎn)氫氣。生物質(zhì)還能吸收、清理和儲(chǔ)存大氣中的CO2。但是，如何將其充分轉(zhuǎn)化為能量，仍然存在挑戰(zhàn)。

生物質(zhì)氣化

目前有兩種主要方式，可將生物轉(zhuǎn)化為能量，包括氣化和熱解。氣化是將固態(tài)或液態(tài)生物質(zhì)置于大約1000℃的環(huán)境中，將其轉(zhuǎn)化為氣體和固態(tài)化和物。這些氣體稱為合成氣，固體則是生物炭。

合成氣是氫氣、甲烷、一氧化碳和其他碳?xì)浠衔锏幕旌象w，可作為生物燃料用于發(fā)電。另一方面，生物炭經(jīng)常被視為固態(tài)碳廢料，實(shí)際上其可用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用。

生物質(zhì)熱解

另外一種熱解方式，類似于氣化，只是加熱生物質(zhì)的溫度稍低，大約在400-800℃之間，在惰性氣氛中的壓力達(dá)到5bar。熱解分三種類型，包括常規(guī)、快速和閃速熱解。其中，前兩種類型花費(fèi)的時(shí)間最長(zhǎng)，炭產(chǎn)量也最多。

閃速熱解在600℃下進(jìn)行，產(chǎn)生的合成氣最多，停留時(shí)間最短。不幸的是，這需要能經(jīng)受高溫、高壓的專用反應(yīng)器。

分解香蕉皮制氫

據(jù)外媒報(bào)道，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)院Hubert Girault教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新的生物質(zhì)光熱解方法，不僅產(chǎn)生有價(jià)值的合成氣，還會(huì)產(chǎn)生可用于其他用途的固碳生物炭。

這種方法利用氙氣燈進(jìn)行閃光燈熱解，氙氣燈通常用于固化印刷電子產(chǎn)品的金屬油墨。過(guò)去幾年，Girault的團(tuán)隊(duì)已將這種方法用于其他用途，如合成納米顆粒。

這種燈的白色閃光可以提供高功率能量源，以及促進(jìn)光熱化學(xué)反應(yīng)的短脈沖。其理念是通過(guò)強(qiáng)大的閃光照射，讓生物質(zhì)吸收光，并立即觸發(fā)光熱生物質(zhì)轉(zhuǎn)換，從而生成合成氣和生物炭。

這種閃光技術(shù)可用于不同的生物質(zhì)資源，如香蕉皮、玉米棒、桔子皮、咖啡豆和椰子殼。首先在105℃下，將這些生物質(zhì)干燥24小時(shí)，接著磨碎并篩成細(xì)粉；然后，將這些粉末放入帶標(biāo)準(zhǔn)玻璃窗的不銹鋼反應(yīng)器，置于惰性氣氛和環(huán)境壓力中；最后，使氙氣燈閃爍，在幾毫秒內(nèi)完成整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程。

研究人員表示，每公斤干生物質(zhì)大約可產(chǎn)生100L氫氣和330g生物炭，相當(dāng)于原始干香蕉皮質(zhì)量的33wt.%。該方法也具有積極的能量計(jì)算結(jié)果，每公斤干生物質(zhì)可產(chǎn)生4.09MJ能量。

這種方法的突出之處在于，其最終產(chǎn)物氫和固碳生物炭都很有價(jià)值。氫可以用作綠色燃料，而碳生物炭可以埋在地下用作肥料，也可以用來(lái)制造導(dǎo)電電極。

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