液态镓利用阳光从海水中制取清洁氢气

液态镓利用阳光从海水中提取氢气，提供了一条可循环且可扩展的绿色燃料路径。

悉尼大学的研究人员开发出一种利用液态金属、以阳光为驱动，从淡水和海水中生产清洁氢气的方法。该工艺避免了绿色氢气生产中长期存在的若干障碍，包括对纯净水和大量能源投入的需求。该技术依赖于低熔点的液态镓金属，在光照下直接分解水来获取氢气。

通过利用阳光或人工光源，该方法无需外部电力或复杂基础设施即可生产氢气。氢气长期以来一直被视为交通、能源、制造及农业等多个领域极具前景的清洁燃料。然而，大规模生产绿色氢气仍然成本高昂且效率低下，这主要是由于分解水分子所需能量巨大以及对纯净水源的依赖。这项新方法使得从包括海水在内的易得水源中获取氢气成为可能，同时保持了有竞争力的效率。

该研究的第一作者、博士生路易斯·坎波斯表示："我们现在有一种利用海水提取可持续氢气的方法，海水容易获取，且生产过程仅依赖光照。"

阳光与液态金属相遇

该系统的核心是镓，一种略高于室温即熔化的金属。当镓颗粒悬浮在水中并暴露在光照下时，其表面会发生反应，释放出氢气。金属与水反应生成羟基氧化镓，同时释放氢分子。

该研究的资深研究员、来自化学与生物分子工程学院的库罗什·卡兰塔尔-扎德赫教授表示，这项工作展示了液态金属尚未开发的化学潜力。"就首次概念验证而言，我们认为这项技术的效率极具竞争力，"他说。该团队实现了最高12.9%的效率，目前正致力于提升效率以适用于商业用途。

与电解等传统的水分解方法不同，这种基于镓的工艺不需要纯净水或昂贵的催化剂。它既可以使用淡水，也可以使用海水，从而降低了成本和复杂性。这使得该系统在大规模部署方面具有吸引力，尤其是在沿海或水资源稀缺的地区。

该工艺还具有循环性。氢气释放后，反应过程中形成的羟基氧化镓可以转化回镓并重复使用。"在我们提取氢气后，羟基氧化镓也可以被还原回镓，用于未来的氢气生产，我们称之为循环工艺，"卡兰塔尔-扎德赫教授说。

为可扩展制氢而设计

研究人员指出，尽管液态镓具有不寻常的特性，却很少被用于氢气生产的研究。在室温下，它呈固态，但在接近人体温度时熔化。在水中和光照下，它通常不活跃的表面开始氧化，从而引发氢气释放。

"镓作为一种在与水接触时能高速率生产氢气的方式，之前从未被探索过——这样一个简单的现象以前被忽略了，"卡兰塔尔-扎德赫教授说。

该项目共同负责人弗朗索瓦·阿利乌博士强调了这项工作的更广泛意义，他说："氢气为可持续未来提供了一种清洁能源解决方案，并可能在澳大利亚的氢能经济中发挥关键性的国际优势。"

该团队目前正致力于提高效率并建造中型反应器来测试实际性能。如果成功，这项技术将利用丰富的水和阳光，为绿色氢气生产提供一条实用且可扩展的途径。

这项研究发表在《自然·通讯》杂志上。

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