安大略科技大学通过微波产生等离子 高效将水蒸气分解成氢气

大龙车务 ，加拿大安大略科技大学（University of Ontario Institute of Technology）的研究人员正在研究一种新方法，通过微波产生等离子体（质壁分离），将水蒸气分解成氢气。

（图片来源：greencarcongress.com）

制氢已经成为无碳解决方案的焦点，而且清洁制氢的方法也越来越受到重视，制成纯氢需要大量的能量。不过，考虑到此种气体在燃烧时不会排放污染物，而且可用于等大量应用中，有大量的研究专注于有效降低制氢成本。

基于微波等离子体源（MPS）的方法是一种很有前途的制氢技术。尽管此前已有有关从碳氢化合物溶液中，利用等离子体化学物制氢的研究，但是，直接利用等离子体放电，以直接分解水蒸气的研究很少，也没有关于基于天线的微波制氢的研究。在此次研究中，研究人员设计了一种独特的新系统，采用2%的铈钨天线，以分解商用改良2.45 GHz微波中的水蒸气。

在该系统中，直接放电的蒸汽流在107摄氏度时会进入定制研发的反应堆中，而该反应堆位于900 W微波内，高电场产生的高能电子会加速2.45 GHz微波与水蒸气分子的碰撞，从而使此类分子被电离并解离成氢和氧自由基。

在铈钨天线的尖端，水蒸气会发生电离、重组和分解。未被分解的水蒸气会在回流冷凝器中冷凝，以避免与H2（氢气）和（氧气）进行重组，并对产生的气体进行分离和干燥，干燥气体通过冷凝器出口流向流量计和催化氢传感器。

能量效率和可用能分别为53%和44%，最大产氢量为13.3 g/kWh，产氢速率为25.7至78.3 mL/s。因此，该独特系统的效率和生产率都很好，为解决能源和可持续性等重要问题带来了希望。