再生废水制氢技术突破 普林斯顿研究降低氢燃料生产成本
2025-10-29 17:12
来源:普林斯顿大学
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普林斯顿工程学院研究团队在《水研究》期刊发表最新成果,证实利用再生废水替代纯净水进行电解制氢具备可行性。这项技术突破有望将水处理成本降低47%,为钢铁、化肥等难以电气化行业的脱碳进程提供新路径。普林斯顿大学博士生林杜利用再生废水测试了氢电解。在电解槽中,电流使带正电的氢离子(质子)从阳极穿过一层特制的膜到达阴极,质子在阴极与电子结合形成氢气。

研究团队发现当前电解制氢过程需消耗大量纯净水,既增加成本又对本地供水系统造成压力。该研究资深作者Z. Jason Ren教授指出:“氢能基础设施通常会与当地的淡水资源竞争。但每个城镇都有污水处理厂,这对氢能经济来说是一个非常分散的水源。”研究团队通过质子交换膜水电解器实验,系统比较了纯净水与再生废水的制氢效率。

博士生林杜主导的实验显示,使用再生废水时系统性能会出现下降。通过电化学测试与显微成像技术分析,研究人员确认钙镁离子是导致膜堵塞的主要原因。研究团队提出向水中添加硫酸的解决方案,实验证实酸化处理能维持系统稳定运行超过300小时。Ren教授说明:“去除所有离子使电解器使用超纯水成本很高。现在只需稍加酸化,含离子水就能持续工作。”

这项制氢技术改进预计可使水处理能源成本降低约62%。Ren教授强调:“酸质在系统中循环利用,永远不会离开系统。”该团队正与行业伙伴合作推进规模化测试,并探索将预处理海水作为原料的可行性。去年他们已发表关于制氢节水优化的研究,确定了美国适合将制氢设施与污水处理厂结合建设的区域。

更多信息: Lin Du 等人,《酸化废水电解制氢》,《水研究》(Water Research) (2026)。期刊信息: 水研究

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