德國萊布尼茨催化研究所的科學家馬賽厄斯•貝勒最近發明了一種在低溫下將甲酸轉化成氫氣的方法,從而使甲酸這種常見的防腐劑和抗菌劑有望成為燃料電池的安全、便捷的氫來源。有關結果發表在最新出版的德國《應用化學》雜志上。
燃料電池不能普及的一個重要原因是難以制造、儲存和運輸足夠量的氫氣。使用含有氫的原料,在需要時將其分解產生氫氣,這種方法要比與直接運送氫氣更為實用。目前,甲烷和甲醇是燃料電池最常用的兩種氫來源,通常它們要經過蒸氣重組這道工序而分解產生氫氣,這個過程需要200℃以上的高溫和專門的重整轉化裝置。如果能在較低的溫度下完成上述轉換,就不需要消耗大量的能源,也不需要轉化裝置,從而能為小型燃料電池(如為便攜電子器件)提供更合適的氫氣源。
貝勒及其同事將甲酸與胺混合,在一種金屬釕催化劑的作用下,在26℃—40℃就可以將甲酸分解成氫氣和二氧化碳。由于甲酸是一種液體,因此(同氣體相比)更加容易處理。貝勒說,雖然甲酸具有腐蝕性,但它與胺的混合物則是溫和的。
甲酸可以直接用于燃料電池,因為省去了轉化成氫氣這一步驟,使用起來更簡便。加拿大的Tekin公司正在與德國化工巨頭巴斯夫公司———全球最大的甲酸生產商———合作,推動直接使用甲酸的燃料電池商業化。Tekin宣稱,同使用甲醇的燃料電池相比,甲酸燃料電池體積更小,而且構造要簡單。
但甲酸燃料電池有一大缺點:燃料電池的效率不高。1公斤甲酸產生的氫氣只能提供1.45千瓦時的電力,而1公斤甲醇能提供4.19千瓦時的電力。這意味著要產生相同的電力,甲酸的消耗量是甲醇的3倍,這會使得甲酸燃料電池的成本上升。不過,貝勒認為,由于省去了蒸氣重組這個高耗能過程,加上催化劑的效率不斷提高,總體來看,研究人員可以控制甲酸燃料電池的成本,使其更具競爭力。