由于多种原因，氢气被誉为“未来的燃料”。首先，与传统使用的碳氢化合物相比，氢气表现出更高的能量产率。其次，氢燃料的商业用途仅产生水作为副产品，将通过减少可耗尽和污染性化石燃料的使用来帮助缓解迫在眉睫的全球变暖危机。因此，正在进行的研究一直集中在高效且环保的方式来生产氢燃料。

通过光电化学（PEC）水分解反应生产太阳能氢气是一种有吸引力的“绿色”氢燃料生产方法，因为它具有高转换效率、低工作温度和成本效益的潜力。然而，在不同环境条件下从气体混合物（称为“合成气”）中有效分离氢气已被证明是一个挑战。最近发表在期刊上的论文寻求应对这一挑战。在这项研究中，由 Yuji Iwamoto 教授领导的日本名古屋工业学院的一组研究人员与法国的研究人员合作，成功地表征了一种新型膜，该膜可以高度选择性地分离 PEC 反应中产生的氢气。岩本教授说：“膜分离作为一种低成本的氢气纯化技术很有吸引力。然而，当前的技术面临着一些挑战，例如聚合物膜的水诱导膨胀以及金属、聚合物和支撑液膜的较低氢渗透性."

研究人员首先开发了一种有机-无机杂化聚合物膜，主要由在氧化铝 (Al₂O₃) 基多孔载体。 Iwamoto 教授进一步解释说：“通过使用熔点高于200°C的高分子量PCS，我们证明超疏水PCS膜可以沉积在介孔γ-Al上₂O₃-改性大孔α-Al₂O₃管状支撑。"

成功开发出PCS膜后，研究人员在PEC反应条件下对其进行了测试。正如所开创的，PCS 膜表现出高疏水性。此外，在50℃模拟高湿气体混合物的流动下，PCS膜表现出优异的氢气选择性。进一步分析表明，氢优先渗透PCS膜是由“固态扩散”机制控制的。总体而言，无论周围环境条件如何，PCS 膜都表现出高效的氢气分离能力。

随着这种新型 PCS 膜的开发和表征，其商业应用不可避免地不仅会促进氢燃料的使用以满足能源需求，而且还会抑制不可再生化石燃料的使用。 Iwamoto 教授总结道：“随着技术的发展，我们期望在环保和可持续的氢气生产方面取得巨大进展。"

让我们希望PCS膜的使用是迈向氢基社会的一步！

选择性氢气渗透

在多孔管状支撑物上形成的超疏水膜中选择性氢气渗透的横截面图像
图片提供：V体育的 Yuji Iwamoto

　

※这项研究已于 2020 年 11 月在线发布，最终版将于 2021 年 3 月 1 日出版

参考

原始论文标题	用于太阳能氢纯化的超疏水聚碳硅烷膜
期刊	分离纯化技术
DOI

关于教授岩本雄二

博士。 Yuji Iwamoto是日本V体育生命科学与应用化学系教授。 Iwamoto 教授的专长在于无机材料及其物理性质领域。他于 2006 年获得了著名的 Richard M Fulrath 奖。他正在进行的一些研究项目涉及气体分离膜和功能陶瓷。他的学术附属机构包括日本陶瓷学会和材料研究会。他在知名期刊上发表了 200 多篇文章。

资金信息

这项研究由“未来发展研究项目：人工光合化学过程 (ARPChem)”（METI/NEDO，日本：2012-2022）和法国国家科学研究中心通过题为“陶瓷材料应对社会挑战”的国际研究项目 (IRP) 资助。

联系方式

岩本雄二教授
电子邮件：iwamotoyuji[at]nitechacjp
+81-52-735-5276
链接：

＊联系时请将[at]替换为@。