光動力催化劑從臭雞蛋氣體中一步制氫

　　萊斯大學(Rice University)的工程師和科學家們為石化煉油廠創造了一種將難聞的副產品轉化為現金的方法。

　　硫化氫(H?S)氣體有明顯的臭雞蛋的氣味。它通常來自下水道、畜舍和垃圾填埋場，但它對煉油廠、石化廠和其他行業的問題尤其嚴重，這些行業每年產生數千噸有毒氣體，這是石油、天然氣、煤炭和其他產品脫硫過程中的副產品。

　　在美國化學學會高影響力期刊《ACS能源快報》上發表的一項研究中，萊斯大學的工程師、物理學家和化學家奧米·哈拉斯及其合作者描述了一種使用金納米顆粒將硫化氫轉化為氫氣和硫磺的方法。更好的是，一步法從光中獲取所有的能量。該研究的共同作者包括萊斯大學的彼得·諾德蘭德、普林斯頓大學的艾米麗·卡特和Syzygy Plasmonics的侯賽因·羅巴賈齊。

　　“硫化氫的排放會給工業帶來巨額罰款，但補救也非常昂貴，”納米光子學先驅哈拉斯說，他的實驗室花了多年時間開發商業上可行的光激活納米催化劑。“‘改變游戲規則’這個詞被過度使用了，但在這種情況下，它適用。實施等離子體光催化應該遠低于傳統補救措施的成本，而且它還具有將昂貴的負擔轉化為有價值商品的額外潛力。”

　　每個硫化氫氣體分子(H?S)包含一對氫原子和一個硫原子。每個清潔燃燒的氫氣(H2)分子——氫經濟的主要商品——都包含一對氫原子。在新的研究中，哈拉斯的團隊在二氧化硅粉末顆粒的表面點綴了小小的金島。每個島都是直徑約為100億分之一米的金納米粒子，會與特定波長的可見光發生強烈作用。這些等離子的子反應產生了“熱載流子”，這是一種短命的高能電子，可以驅動催化。

萊斯大學(Rice University)

　　在這項研究中，哈拉斯和他的合作者使用了實驗室裝置，展示了一組LED燈可以產生熱載流子光催化，并有效地將H?S直接轉化為氫氣和硫。這與煉油廠用來分解硫化氫的現有催化技術形成了鮮明對比。這個過程被稱為克勞斯工藝（Claus process），它產生的是硫，但不產生氫，而是將氫轉化為水?？藙谒构に囈残枰鄠€步驟，其中一些步驟需要燃燒室加熱到約1500華氏度。

　　等離子體硫化氫修復技術已經獲得了Syzygy Plasmonics的許可。Syzygy Plasmonics是一家總部位于休斯頓的初創公司，擁有60多名員工，其聯合創始人包括哈拉斯和諾德蘭德。

　　哈拉斯說，補救過程可能會有足夠低的實施成本和足夠高的效率，從而在清理來自下水道氣體和動物糞便等來源的非工業硫化氫方面變得經濟。

　　她說：“考慮到它只需要可見光，不需要外部加熱，使用可再生太陽能或高效的固態LED照明應該是相對簡單的。”

　　10月3日，哈拉斯和諾德蘭德獲得了著名的2022年埃尼能源轉型獎（2022 Eni Energy Transition Award），以表彰他們為工業規模制氫開發高效光動力催化劑所做的努力。

　?。ㄋ夭膩碜裕篟ice University 全球氫能網、新能源網綜合）