在麻省理工學院的實驗室里，海水、回收的汽水罐和咖啡因，這些看似毫不相關的要素組合，卻孕育著能源轉型的新希望。

這項由道格拉斯·哈特教授團隊開發(fā)的創(chuàng)新技術，巧妙利用鋁與海水的化學反應，打通了“易拉罐回收”與“清潔制氫”之間的壁壘，開辟了一條綠色制氫的全新路徑，在成本與環(huán)保維度上展現(xiàn)出令人矚目的雙重效益。

喚醒鋁的能量潛力

鋁是一種神奇的材料，它蘊藏著巨大的能量潛力。當純凈的鋁與水接觸時，會互相反應釋放出氫氣和熱量。但現(xiàn)實中的鋁制品總是“沉默寡言”——因為它們表面覆蓋著一層致密的氧化鋁保護膜，像鎧甲一樣阻隔著反應發(fā)生。

麻省理工團隊使用鎵銦合金作為開啟鋁活性的鑰匙，找到了破解之道。這種特殊合金能滲透鋁的氧化層，將鋁還原為可反應的純凈狀態(tài)。研究人員將回收的易拉罐粉碎成顆粒，用少量鎵銦合金處理后，這些看似普通的鋁粒就獲得了與水“對話”的能力。

實驗過程中一個意外發(fā)現(xiàn)加速了技術突破。當研究人員向反應容器中加入咖啡渣時，整個制氫流程顯著加快。進一步研究發(fā)現(xiàn)，咖啡因中的咪唑成分是高效的催化劑，只要加入一些低濃度咪唑即咖啡因中的一種活性成分，僅需5分鐘就可以實現(xiàn)與不加入低濃度咪唑2小時產(chǎn)生的等量氫氣。

構建循環(huán)鏈條

一項技術能否真正改變世界，不僅取決于其科學性，更取決于其經(jīng)濟性和可持續(xù)性。麻省理工團隊對此進行了全方位驗證。

回收鋁成為減排核心。原生鋁生產(chǎn)是能源密集型產(chǎn)業(yè)，而使用回收鋁可將碳足跡降至原生鋁的5%。

閉環(huán)設計實現(xiàn)資源循環(huán)。反應完成后，海水中的鹽離子促使鎵銦合金沉淀回收，實現(xiàn)稀有金屬的循環(huán)利用。而反應副產(chǎn)物勃姆石——一種高純度氧化鋁礦物，可成為半導體和電子元件的工業(yè)原料，創(chuàng)造額外經(jīng)濟價值。

生命周期評估給出了令人振奮的數(shù)據(jù)。該工藝每生產(chǎn)1千克氫氣僅排放1.45千克二氧化碳，遠低于傳統(tǒng)化石燃料制氫的11千克排放量。9美元/千克的成本，已與風光電解水制氫技術相當。

即產(chǎn)即用的新模式

傳統(tǒng)氫氣儲運是行業(yè)痛點。高壓氫氣罐不僅運輸成本高昂，還存在安全風險。鋁基制氫提供了全新解決方案。

固態(tài)鋁成為安全的“氫載體”。鋁可以固體顆粒形式運輸，能量密度比壓縮氫氣高10倍。預處理后的鋁�？砂踩�運至沿海加氫站，在需要時與海水混合即時制氫。這一方式不僅降低運輸成本，還減少運輸揮發(fā)性氣體所帶來的風險。

研究團隊設計了創(chuàng)新的應用場景。1千克氫氣可驅動汽車行駛60-100公里。在沿海加氫站，系統(tǒng)將回收鋁粒與海水混合，實現(xiàn)氫氣即產(chǎn)即用，無需長距離運輸。

小型化裝置已投入測試。團隊開發(fā)了水瓶大小的反應器，裝載鋁粒和微量鎵銦合金與咖啡因，通過吸入周圍海水產(chǎn)生氫氣。這些鋁粒主要由舊易拉罐和其他鋁制品回收制成，僅18千克鋁粒就能為水下航行器提供30天動力。

從桌面實驗到工業(yè)規(guī)模，這條道路正變得清晰。

研究團隊已成功完成電動車級別的小型反應堆驗證。團隊正在開發(fā)工業(yè)級反應器，探索包括設計利用海水供能的小型船只或水下無人設備的制氫裝置在內(nèi)的水下應用。

鋁與海水碰撞出的火花，正點燃零碳未來的新希望。

       原文標題 : 廢易拉罐的華麗轉身，海水與鋁碰撞出綠色氫能