科学探索|科学家研究从香蕉皮等生物质中提取氢气燃料科学家研究从香蕉皮等生物质

随着世界能源需求的增加，人类对化石燃料的消耗也在增加。其结果是温室气体排放大量增加，对环境造成严重的负面影响。为了解决这个问题，科学家们一直在寻找替代性的可再生能源。
一个主要的候选者是由植物和动物的有机废物，或"生物质"产生的氢气。生物质还可以吸收、清除和储存大气中的二氧化碳，而生物质的分解也可以为我们带来负排放或清除温室气体。但是，即使生物质预示着未来的道路，仍然存在将其最大限度地转化为能源的最佳方式问题。

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目前有两种将生物质转化为能源的主要方法：气化和热解。气化将固体或液体生物质置于1000℃左右的温度下，将其转化为气体和固体化合物，气体被称为"合成气"，而固体是"生物炭" 。合成气是氢气、甲烷、一氧化碳和其他碳氢化合物的混合体，而这些就是作为"生物燃料"用于发电的东西。另一方面，生物炭通常被认为是一种固体碳废物，它可以被用于农业应用。
另一种方法，即生物质热解法，与气化法类似，只是生物质是在较低的温度下加热的，温度在400-800℃之间，压力在惰性气体中达到5巴。有三种类型的热解：常规、快速和闪电热解。在所有这三种类型中，前两种需要的时间最长，产生的炭也最多。闪光热解在600℃下进行，产生最多的合成气，并且停留时间最短。不幸的是，它也需要能够处理高温和高压的专门反应器。

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现在，由EPFL基础科学学院的Hubert Girault教授领导的科学家们已经开发出一种新的生物质光解方法，不仅能产生有价值的合成气，而且还能产生用于其他用途的生物炭。这项工作发表在《化学科学》上。该方法使用氙灯进行闪光灯热解，氙灯通常用于固化印刷电子产品的金属油墨。Girault的研究小组在过去几年中也将该系统用于其他目的，如合成纳米颗粒。
该灯的白色闪光灯提供了一个高功率的能量源，以及促进光热化学反应的短脉冲。这个想法是一个强大的闪光灯，让生物质吸收了这个闪光能量，并瞬间触发了光热生物质转化为合成气和生物炭。这种闪光技术被用于不同来源的生物质：香蕉皮、玉米棒、橘子皮、咖啡豆和椰子壳，所有这些生物质最初都在105°C下干燥24小时，然后研磨并过筛成薄薄的粉末。然后在环境压力和惰性气体参与下，将这些粉末放在一个带有标准玻璃窗的不锈钢反应器中。氙灯闪烁，整个转换过程在几毫秒内结束。
【科学探索|科学家研究从香蕉皮等生物质中提取氢气燃料】研究人员表示，每公斤干燥的生物质可以产生大约100升氢气和330克生物炭，这相当于原始干燥香蕉皮质量的33wt.% 。该方法也可以计算能量结果，即每公斤干燥的生物质有4.09兆焦耳能量。这种方法的突出之处在于它的最终产品，氢气和固碳生物炭，都是有价值的。氢气可以作为绿色燃料使用，而碳生物炭，既可以被埋藏起来作为肥料使用，也可以用来制造导电电极。