盖世汽车讯 随着世界能源需求增长,化石燃料的消耗量也在飙升。这会造成温室气体排放量大幅提升,引发严重的环境问题。为了解决这一问题,研究人员一直致力于寻找替代型可再生能源。

洛桑联邦理工学院从香蕉皮中提取氢气 有助于减少温室气体排放

(图片来源:EPFL)

主要选项是利用动植物产生的有机废弃物或生物质生产氢气。生物质还能吸收、清理和储存大气中的CO2。但是,如何将其充分转化为能量,仍然存在挑战。

生物质气化

目前有两种主要方式,可将生物转化为能量,包括气化和热解。气化是将固态或液态生物质置于大约1000℃的环境中,将其转化为气体和固态化和物。这些气体称为合成气,固体则是生物炭。

合成气是氢气、甲烷、一氧化碳和其他碳氢化合物的混合体,可作为生物燃料用于发电。另一方面,生物炭经常被视为固态碳废料,实际上其可用于农业应用。

生物质热解

另外一种热解方式,类似于气化,只是加热生物质的温度稍低,大约在400-800℃之间,在惰性气氛中的压力达到5bar。热解分三种类型,包括常规、快速和闪速热解。其中,前两种类型花费的时间最长,炭产量也最多。

闪速热解在600℃下进行,产生的合成气最多,停留时间最短。不幸的是,这需要能经受高温、高压的专用反应器。

分解香蕉皮制氢

据外媒报道,洛桑联邦理工学院(EPFL)基础科学学院Hubert Girault教授领导的团队开发了一种新的生物质光热解方法,不仅产生有价值的合成气,还会产生可用于其他用途的固碳生物炭。

这种方法利用氙气灯进行闪光灯热解,氙气灯通常用于固化印刷电子产品的金属油墨。过去几年,Girault的团队已将这种方法用于其他用途,如合成纳米颗粒。

这种灯的白色闪光可以提供高功率能量源,以及促进光热化学反应的短脉冲。其理念是通过强大的闪光照射,让生物质吸收光,并立即触发光热生物质转换,从而生成合成气和生物炭。

这种闪光技术可用于不同的生物质资源,如香蕉皮、玉米棒、桔子皮、咖啡豆和椰子壳。首先在105℃下,将这些生物质干燥24小时,接着磨碎并筛成细粉;然后,将这些粉末放入带标准玻璃窗的不锈钢反应器,置于惰性气氛和环境压力中;最后,使氙气灯闪烁,在几毫秒内完成整个转换过程。

研究人员表示,每公斤干生物质大约可产生100L氢气和330g生物炭,相当于原始干香蕉皮质量的33wt.%。该方法也具有积极的能量计算结果,每公斤干生物质可产生4.09MJ能量。

这种方法的突出之处在于,其最终产物氢和固碳生物炭都很有价值。氢可以用作绿色燃料,而碳生物炭可以埋在地下用作肥料,也可以用来制造导电电极。