变废为宝！通过废水产生氢气，无需催化剂，已开始产业化

氢能源是人类未来发展的能源趋势，它不会产生温室气体，对于地球的大气环境不会造成污染。

自从人类进入到21世纪，伴随着传统能源对于地球气候环境的影响越来越严重，氢能源也被提上日程，很多国家都制定了氢能源的发展规划，我国也是其中之一。

我国早从上世纪70年代的长征2号火箭开始，在燃料选择方面，也都是液态氢了；在铁路运输等领域，也逐渐将氢能源作为主要的燃料；市政交通方面，部分地区试点使用氢燃料电池公交车，不过车辆价格和燃料成本较高。同等配置的纯电动公交车为100万元左右，而燃料电池公交车超过250万；氢气每公斤价格为60-70元（补贴后为40元/公斤），这个价格对于燃油车毫无优势（每公斤低于40元才能与柴油车相当）。

河南郑州的223辆宇通氢燃料电池公交车，已累积安全运行超600万公里。

既然人类使用氢能源已经有数十年历史了，为何在我们的生活中并不常见呢？这是因为氢能源没有办法大量产生，因为如何用低成本来产生足够人类日常需求的氢气，至今仍然没有重大突破。

工业上制氢大概来自五个方面：副产品氢气、化石燃料制氢、电解水、生物能源制氢以及太阳能。金属冶炼过程中常常会产生副产品氢气，纯度偏低；化石燃料，生物能源和太阳能制氢类似于发电，能源消耗较大。现有的制氢技术仍属于起步阶段，氢气制备少，能源消耗大。

所以，即使知道氢能源是人类未来的发展趋势，但是由于它的产量不够，所以只能在航天等高精尖领域应用，来自全球的各大实验室，也都在寻找可以产生足够氢气的方法。

在澳大利亚，研究人员已能通过废水产生氢气。这项新技术可支持人类实现综合生物固体和沼气的升级处理。

这项专利技术由澳大利亚皇家墨尔本理工大学的研究人员开发。他们使用源自生物固体的特殊材料引发化学反应，进而从沼气中产生氢气。

该方法意味着氢气生产所需的所有材料都可以在废水处理厂获得，无需昂贵的催化剂。该方法还可以捕集生物固体和沼气中发现的碳。这可使污水行业近零碳排放。

首席研究员卡尔皮特·沙副教授说，现有生产氢气的商业方法是排放和资本密集型，并且严重依赖天然气。而我们的技术为制氢提供了一种具有成本效益、可再生和有效的方法。

“我们用于制氢的新技术依赖于实质上无限供应的废料。通过利用生物固体从沼气中生产完全清洁的燃料，同时防止温室气体的排放。我们可以在环境和经济上取得真正的胜利。”他说。

生物固体在农业中通常用作肥料和土壤改良剂。但世界上约30%的生物固体资源被储存或送往垃圾填埋场，对环境构成了威胁。

澳大利亚东南水务公司高级研究和计划科学家、生物固体资源转化ARC培训中心副主任拉文德·苏拉帕尼博士说：“废水处理部门一直在寻找新方法，以对环境可持续发展和负责任的方式将生物固体转化为高价值产品。”

上述人员在9月3日英国《国际氢能》杂志上发表的论文中介绍了自己的新方法：首先将生物固体转变为生物炭——这是一种富含碳的木炭形式，用于改善土壤健康。同时，生物炭中含有一些重金属，使其成为从沼气中产生氢气的理想催化剂。

作为实验研究的一部分，研究人员使用类似于沼气的富含甲烷气体测试了该过程。他们证明了由生物固体制成的生物炭对将气体分解成氢和碳非常有效。

分解过程由皇家墨尔本理工大学开发并获得专利的高效反应器中进行。该反应器既可生产氢气，又可生产包含碳纳米材料的高价值生物炭。通过将沼气和生物固体中的碳转化为先进的碳纳米材料，可以捕获并隔离温室气体，防止其释放到大气中。通过新技术生产的碳纳米材料涂层生物炭具有一系列潜在应用，包括环境修复、改善农业土壤和储能。

卡尔皮特·沙认为，这种高效反应器是创新回收技术的核心。他说：“我们从根本上优化了反应器的传热和传质，同时缩小了技术范围，使其具有可移动性。没有一个反应器可以如此小巧且具有成本效益实现如此惊人的热量和质量整合。虽然它已经很节能，但通过进一步集成，该反应器可实现生物固体和沼气产生能量却不消耗能量的转化。”

据了解，除用于废水处理外，该新型反应器还可应用于生物质、塑料和涂料工业。

这项研究得到了澳大利亚东南水务公司的支持。该公司目前正在项目中运用生物固体和沼气转化技术。东南水务公司研发经理大卫·伯格曼博士说，这项技术具有被业界广泛采用的潜力。“支持这些创新的新兴技术是我们致力于减少排放和采用循环经济方式处理废水承诺的重要组成部分。”他说。