氢是制造从塑料到肥料的数千种常见产品的关键组分，但生产纯氢是昂贵且能量密集的。现在，普林斯顿大学的一个研究小组利用太阳光从工业废水中分离氢气。
在2月19日发表在“能源与环境科学”杂志上的一篇论文中，研究人员报告称，他们的工艺使目前可接受的可扩展技术的速度翻了一番，这些技术通过分解水来生产氢气。
该技术采用特殊设计的腔室，带有“瑞士奶酪”黑色硅界面，可分解水并隔离氢气。在消耗废水中的有机物质时，细菌会产生电流，从而有助于该过程;反过来，电流有助于水分解过程。
该团队由民用和环境工程教授，能源与环境中心教授Zhiyong Jason Ren领导，他们选择了啤酒厂的废水进行测试。他们将废水通过室内，用一盏灯模拟太阳光，看着有机化合物分解，氢气冒出来。
该过程“使我们能够处理废水并同时产生燃料”，圣地亚哥州立大学化学与生物化学联合研究员兼助理教授Jing Gu说。
研究人员表示，该技术可能会吸引炼油厂和化工厂，后者通常使用化石燃料生产自己的氢，并且面临清洁废水的高成本。
历史上，氢生产依赖于石油，天然气或煤，以及涉及用蒸汽处理碳氢化合物原料的能源密集型方法。然后，化学品制造商将氢气与碳或氮结合，产生高价值的化学品，如甲醇和氨。这两者是合成纤维，肥料，塑料和清洁产品以及其他日常用品的成分。
虽然氢可以用作汽车燃料，但化学工业目前是氢的最大生产者和消费者。根据美国能源情报署2016年的一份报告，在高度工业化国家生产化学品比生产铁，钢，金属和食品需要更多的能源。该报告估计，在未来二十年内，生产基础化学品将继续成为能源的最大工业消费者。
“这对化工和其他行业来说是一个双赢的局面，”该研究的第一作者，安德林格中心的副研究学者鲁鲁说。 “他们可以节省废水处理，并通过这种制氢过程节省能源消耗。”
据研究人员称，这是第一次使用光催化技术将实际废水（而非实验室制造的溶液）用于生产氢气。研究人员表示，该团队连续四天产生气体，直至废水耗尽，这是非常重要的，因为在使用几个小时后，从水中生产化学品的可比系统一直失败。研究人员通过监测细菌产生的电子数量来测量氢气产量，这与产生的氢气量直接相关。对于类似的实验室实验，测量结果处于高端，Ren说，这是具有工业用扩展潜力的技术的两倍。
Ren说他认为这种技术具有可扩展性，因为用于隔离氢气的腔室是模块化的，并且可以堆叠多个腔室以处理更多废水并产生更多氢气。
尽管尚未进行生命周期分析，但研究人员表示，该过程至少是能量中性的，即使不是能量积极的，也不需要化石燃料来产生氢气。
研究人员表示，未来他们可能会尝试生产更多的氢气和其他气体，并期待将这项技术应用于工业。
——文章发布于2019年5月1日
