高效率製造氫氣的離子交換膜型本生反應器

 

刊登日期:2017/5/24
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芝浦工業大學與量子科學技術研究機構發表高效率製造氫氣的離子交換膜型本生反應器,邁出「IS製程」實用化的第一步。IS製程是利用來自太陽的熱能進行熱化學反應,藉由新開發具優異氫離子選擇透過性的離子交換膜以及低耗電的電極觸媒,以水為原料的無二氧化碳製氫製程。相較原有的製程,可提升10%的製氫熱效率。

IS製程以碘(I)與硫(S)作為熱反應的循環物質,將水分解為氫氣與氧氣的轉換技術。首先進行本生反應;將水與碘、二氧化硫反應,生成碘化氫與硫酸水溶液。碘化氫與未反應的碘、硫酸分離時,需添加大量價昂的碘。

新開發可大型化的多層結構本生反應器,將經離子交換膜分離得到的碘化氫熱分解(400℃)製得氫氣;將硫酸熱分解(600℃)製得氧氣。使用來自太陽的熱能,熱效率41%,高於原有的IS製程(27%)以及太陽熱發電/水電解製氫製程(30%)。

新開發的離子交換膜使用輻射石墨聚合法,提升選擇透過性,可抑制阻礙產生氫氣的含二氧化硫與碘的水的透過率,由60%下降至40%。

電極觸媒的過電壓是熱效率下降的主要原因之一。在鈦基板上電析出具高耐蝕性的鉑與金的微米級薄膜,相較於原來的碳電極,可降低50%的過電壓。

延伸閱讀:http://www.qst.go.jp/topics/itemid034-002045.html


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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