氫能是能源轉型的重要一環,以燃燒、燃料電池反應利用氫能,且只會產生水,可以降低碳排放,只是氫分子較小容易從管線、容器洩露,氫氣比空氣輕 14 倍、擴散性又比天然氣快 3.8 倍,因此氫氣也有難以運輸與儲存缺點。
不過根據美國麻省理工的新研究,未來只要按照需求生產氫氣即可,之後燃料媒介轉成「鋁丸」,不僅更穩定、也更容易使用。團隊首先將一顆僅 0.3 公克的鋁丸放入去離子水中,只需 5 分鐘即可產生 400 毫升的氫氣,若按比例放大,1 公克鋁丸能在 5 分鐘內產生 1.3 公升氫氣。
藉由鋁與氧氣的強烈化學反應,只要鋁接觸到水,會迅速從 H2O 除去 O ,留下分子氫以氣泡形式逸出,不過鋁和氧接觸後也會生成的薄薄化合物氧化鋁,對此團隊的解方是:用鎵和銦合金對鋁丸進行預處理,成功延長反應持續時間。
就算鎵和銦稀有且昂貴,但團隊指出,只要使用離子溶液,就會讓合金聚集在一起,方便拿出再重複使用,而海水正是種非常便宜且可用的離子溶液,且咖啡渣中的咪唑,更能加速反應,避免海水中的離子會在鋁表面累積、減慢反應速度。
主要作者 Aly Kombargi 表示,這項技術對船隻或水下航行器等海上應用非常有用,畢竟相當容易獲得海水,也不必攜帶氫氣罐,只要把鋁作為「燃料」,然後添加水來生產所需氫氣。
為驗證想法,團隊也正努力打造一艘水下滑翔機,根據團隊計算,透過將周圍的海水泵入裝有約 18 公斤鋁丸反應器中,滑翔機可以連續運行長達 30 天。
Kombargi 指出,團隊正在展示全新的氫燃料生產方法,不用攜帶氫氣罐,而是將鋁作為燃料,研究下一步是想法子將技術應用在卡車、火車,或是飛機,也許能從環境濕度中提取水來產生氫氣,而不是攜帶水。
參考資料:
Seawater-slurping hydrogen reactor able to power a sub for 30 days
MIT Engineers Create Hydrogen Fuel From Soda Cans, Seawater, and Caffeine
※本文授權自科技新報,原文見此。