摘 要：为了抑制全球变暖，需要开发一种创新型的低制氢成本的无CO2制氢装置。本研究的目的是开发一种创新型的低成本制氢装置，该装置由水蒸气等离子体和氢分离膜组成。Pd-40%Cu氢分离膜与等离子体反应器结合。利用过热水蒸气的制氢效率较低（0.0009L/Wh）。将4%的氨气与过热水蒸气混合后，可大幅增加制氢效率（0.138L/Wh）。虽然未达到碱性水电解的0.167L/Wh，但是有望实现低成本和设备小型化。此外，还研究了从水蒸气中通过等离子体分解制氢的反应机制。
关键字：低成本制氢装置、等离子体、氢分离膜、过热水蒸气、地产地消、水电解制氢
1、研究背景
日本岐阜大学于2015年成立了下一代能源研究中心，并设想了一个具有地域特色的能源系统——“地产地消的无CO2氢能源系统”。到目前为止，岐阜大学积极与岐阜县和当地企业展开合作，为实现这一目标而开展研究活动。该能源系统是一项极具特色的计划，通过将离网的生物质发电电力转化为氢气，并供应给移动式加氢站和民用燃料电池。为了使其成为一个能够自负盈亏的系统，研究人员构想出了一种低成本制氢方法，其将大幅改变传统的水电解制氢技术。
这一方案基于此前开发出的圆柱形等离子体膜反应器的研究。从氨中制氢的等离子体膜反应器通过直径5cm、长度40cm的小型反应器以约90%的能量效率能够制造500L/h的氢，极大地改变了传统的催化分解制氢方法。本研究以该反应器研究为基础，有望开发出创新型“水电解制氢装置”。
目前，尚没有地产地消型无CO2氢能源系统实现了自负盈亏，本研究将有望大幅度改变分布式氢能源系统的模式。
2、研究目的
无CO2氢能源系统有助于减少CO2排放量的同时，还是可再生能源普及和扩大的关键。现有技术（利用太阳能发电的电力通过水电解法制氢）的制氢成本非常高，难以实现自负盈亏。本研究的目的是开发一种替代水电解法的创新型低成本的制氢方法。本研究作为一项具有挑战性的研究极具潜力，可以加速实现氢能社会。
3、研究方法
到目前为止，研究人员一直在研发一种独创的反应器——“圆柱形等离子体膜反应器”，通过电解氨来获得高纯度的氢气。在本研究中，研究人员基于此前的经验，构想出以过热水蒸气为原料的“带有流道的平板等离子体膜反应器”。其原理是在介质中形成过热水蒸气的流道以防止偏流，并产生稳定的介质阻挡放电，利用电子能量e，通过解离反应H2O(g)+e⇆H+H+O+e生成H，并用氢分离膜分离，从而在抑制逆反应的同时连续生成高纯度的H2。
在这项研究中，在制造了一个带有流道的平板等离子体膜反应器之后，通过改变过热水蒸气的温度、流量、外加电压、流道宽度和流道深度来测量氢气转化率，并探索出可高效获得高纯度氢气的反应条件和流道结构。