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【视角】利用铝氢在日本北陆地区实现自立型氢能社会

 

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作为清洁氢(低碳氢),利用可再生能源电解水制取的绿氢,以及捕获化石燃料制氢过程中产生的二氧化碳(CO2)的蓝氢都非常有名,但还有一种将铝浸泡在水溶液中提取氢气的方法。日本Alhytec株式会社(富山县高冈市)开发出从铝废料中回收铝并高效提取铝氢的技术,以实现废物与能源的本地化生产和消费为目标,致力于在日本北陆地区建立自立分布式氢能社会。

 

聚焦废弃铝的再利用

铝在制造、运输和废弃过程中都会排放CO2。在传统的铝回收过程中,会产生20%~30%含有较多杂质的铝渣,目前通常都是焚烧处理。虽然铝行业在回收利用方面取得了进展,回收的铝通常被重新制成再生铝锭,但要直接使用回收铝依然很困难的,需要与高纯度的新铝混合使用。

Alhytec公司的用于制氢设备的原料铝来自生活垃圾,例如铝罐、包装材料和纸盒,以及工业废料,例如生产废料和碎屑。Alhytec公司开发了一种能够从难以回收的镀铝纸容器中分离纸张的纸浆型分离机,可以将纸容器分离成纸浆和镀铝塑料。回收的纸浆可以回收再利用,制成卫生纸等产品;随后将镀铝塑料投入该公司开发的干馏铝回收设备中,通过加热分解去除附着在铝上的塑料,生成可燃气体并燃烧将其用作热能,从而提取出去除塑料后的高纯度铝。

 

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纸浆型分离机(由Alhytec公司提供)

 

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干馏铝回收设备(由Alhytec公司提供)

 

利用这些设备回收的铝以及易拉罐、铝箔、边角料等作为原料,通过制氢设备制造氢气。如以下化学方程式所示,铝与水反应生成氢气。但在通常情况下,铝表面会形成一层氧化铝膜,不会与水直接反应,也不会生成氢气。为此,需要使用氢氧化钠水溶液等碱性溶液来破坏氧化膜,以促进铝与水的反应。Alhytec公司开发了一种以氢氧化钠为基础的特殊水溶液,能够高效地生产氢气。只需将铝浸入水溶液即可生成氢气,无需使用电力或热能等能源。在反应过程中,也不会排放CO2。每投入1千克(kg)铝即可生成0.11kg的氢气。这足以使最新型燃料电池发电2千瓦时(kWh),也能让氢燃料电池汽车(FCV)行驶20公里(km)(根据该公司的估计)。

•2Al+6H₂O→2Al(OH)₃+3H₂

除了满足客户需求的按需固定式制氢设备外,该公司还开发了一种可移动的“E-Kozo”便携式制氢设备。E-Kozo即使在无电场所也能使用,并可在常温常压下安全运输。反应溶液(水溶液)不属于毒性物质,也无需高压气体生产安全员。通过去除杂质,使用过的反应溶液可以重复使用约100次。该公司还

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