氢可能在我们摆脱化石燃料的努力中发挥关键作用，但以环保的方式制造它需要大量的水。现在，研究人员已经开发出一种新技术，即使在最干燥的气候下也能从稀薄的空气中制造氢燃料。
虽然可再生能源和电池技术在电力和运输部门的大部分脱碳方面取得了长足进步，但氢也可能是能源组合的重要组成部分。它可以像传统燃料一样燃烧，但它释放的唯一副产品是水。它具有不错的能量密度，这使其成为航空等对重量有严格要求的应用的一种很有前途的解决方案，而且它也是一种长时间储存能量的有用方法。
但是，氢燃料的环保程度在很大程度上取决于它的生产方式。今天，大部分是所谓的“灰氢”，它是由化石燃料制成的，会导致大量的温室气体排放。为了使氢有助于脱碳，我们需要转向电解槽生产的“绿色氢”，电解槽利用可再生能源将水分解成氢和氧。
一个挑战是，许多拥有最好的可再生能源的地方都在为水资源短缺而苦苦挣扎。但现在澳大利亚墨尔本大学的研究人员开发出一种新技术，能够利用空气中吸收的水分制造氢燃料。更重要的是，即使湿度低于世界上最干燥的沙漠中的湿度，它也能正常工作。
“利用空气中水分的能力使得这种 DAE [直接空气电解器] 模块适用于偏远、干旱和半干旱环境，在这些环境中，淡水的可及性是一个大问题，”Gang Kevin Li 告诉《新闻周刊》 。 “地球上大多数具有高太阳能和风能潜力的地区都缺乏淡水。”
如果要显着扩大绿色氢气的生产，获得水将是一个主要问题。在Nature Communications的一篇论文中，研究人员指出，地球上超过三分之一的地区处于干旱或半干旱状态，缺水地区与太阳能和风能潜力最大的地区之间存在显着重叠。
然而，即使在最干燥的气候中，空气中也有相当多的水分。研究人员指出，即使在像萨赫勒沙漠这样的地方，平均相对湿度仍然在 20% 左右。因此，他们着手寻找一种方法来利用这种未开发的水资源来生产氢气。
他们的设备由一个集水单元组成，其中装有一块海绵，海绵浸泡在一种吸水液体中，可以从空气中吸收水分。在这个水库的两侧是可以由任何可再生能源供电的电极。当电流通过电路时，水通过电解分解成其组成的氧原子和氢原子，然后可以作为气体收集。
该团队表明，该设备可以连续 12 天高效运行，并产生纯度为 99% 的氢气。更重要的是，该设备可以在低至 4% 的相对湿度下继续工作。
为了测试其在现实世界中的潜力，该团队平行安装了五个电解槽，并将它们放置在室外，由太阳能电池板供电。该装置每天每平方米平均能够生产 745 升（197 加仑）氢气。
国际能源署的西蒙·贝内特（Simon Bennett） 告诉《新科学家》杂志，这大约是传统水供给电解槽在类似环境条件下产生的量的一半，但对于在潮湿环境下运行的设备来说还不错。
氢燃料面临的一个主要问题是分配它的基础设施与今天的化石燃料使用的基础设施非常不同，通常需要高压甚至低温储存。正如李向新闻周刊指出的那样，像这样一种可以在任何地方制造氢气的设备可以帮助分配生产，这可以解决其中的一些问题。
不过，目前，绿色氢的最大障碍是成本。在电解槽技术价格下降并变得更高效之前，氢气不太可能与传统燃料竞争，无论它是否来自稀薄的空气。
图片来源：来自Pixabay的Gerd Altmann
原文： https://singularityhub.com/2022/09/09/scientists-created-hydrogen-fuel-from-air-using-solar-power/