氢燃料电池突破的后续行动

为了澄清起见，正在讨论的技术会从水中产生氢气。它不是燃料电池。因此，“氢生产突破”这一标题更好地反映了该技术。最初的标题“氢燃料电池突破”是错误的，并不旨在误导或歪曲该技术。

由该过程产生的氢气在燃烧过程中用作燃料以散发热量，或者在注入燃料电池中发电时用作能量载体。菲利普斯（Phillips）博士在许多论文中都使用“电池”一词，指的是产生氢气的反应容器，而不是消耗氢气的燃料电池。

为什么首先讨论氢？氢经济给社会和环境带来了巨大的好处。氢气是一种清洁的通用燃料，可为地球上几乎所有车辆提供动力。它可以为经济的每个部门提供热量和能源。它可以发电并替代所有化石燃料。最后，没有其他能源来自水，仅产生水。

另一个好消息是，氢气可以从便宜且容易获得的资源中生产，包括化石燃料，生物质或水。另外，可以使用多种处理技术，包括化学，生物，电解，光解和热化学。每种技术处于不同的发展阶段，每种技术都提供独特的机会，收益和挑战。如今，最常见的是使用蒸汽从天然气或其他轻质烃中产生氢的热过程。

那么为什么氢能隐藏起来呢？在大多数情况下，将氢与其他化学元素（如化石燃料中的碳）和氧（中的水）分离的技术所需的能量要比所产生的氢更多。因此，从环境或经济角度看，氢不是可行的能源。

氢能途径还受到安全，运输（管道，卡车，驳船和加油站），存储（环境和高压下的气体和液体储罐），转换（燃烧涡轮机，往复式发动机）领域中其他挑战的进一步影响。和燃料电池）以及最终用途的能源应用（便携式电力设备，运输系统，包括关键任务，紧急情况以及热电联产应用在内的固定式发电系统）。

如果要使氢成为未来可行的能源替代品，则必须将精力集中在寻找开发和利用氢能的新方法上。现在，在俄克拉荷马州的一个偏远地区，菲利普斯公司（一家由FDA注册的制药，产品开发和许可公司）可能会有一些答案。这是本讨论的主题。

2013年1月21日，菲利普斯公司赞助了催化碳氢按需设备设计会议（CC-HOD），以展示其技术，该技术以前所未有的每分钟30加仑的速度从水中产生氢气。霍华德·菲利普斯博士（Howard Phillips）博士[1]认为，这是突破性技术的开创者，这可能是水与低价金属和专有碳催化剂结合并以如此快的速度生成氢的第一次，参见参考文献[2]。 ]。

2013年4月9日，菲利普斯（Phillips）博士举行了第二届氢燃料氢催化碳氢按需设备设计会议（CC-HOD）。会议的主要目的是召集硬件设计师和研发产品开发专业人员，以了解旨在以商业有用的速率产生氢气的过程，请参见参考文献[1]至[5]。

开发商表示，该技术提供了“一种新的经济方法，可以以商业上有用的速度产生氢气，并且是世界上第一种可以通过燃烧或燃烧氢气产生的能量大于产生氢气所需的少量能量的方法。”

根据以下方程式，反应需要：水；金属氧化剂，例如铝粒，产生热量和氢气；专有的碳催化剂，以降低活化能并加快反应速度；用于引发反应的热源；连续的低电平直流电压源，以减少在铝粒上形成氢氧化铝层的反应抑制层。

2Al + 6 [H2O] + CC = CC + 2 [Al（OH）3] + 3H2

该技术的关键和专有方面是开发人员将其命名为催化碳（CC）的催化碳。为了开始反应，将外部热源施加至系统。一旦开始产生氢气，系统的温度就会开始升高。增加该反应速率的催化碳同时引起系统温度的快速升高。该热量足以在没有外部能量源的情况下维持反应。

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催化碳可实现自我维持的反应，因此无需连续不断且昂贵的外部能源来生产氢气。CC使能源高效且潜在成本较低的制氢方法成为可能。

此外，该反应不限于昂贵的高纯度水，而是使用容易获得且成本较低的水供应，包括自来水，海水，微咸水或脏水。

开发人员进一步指出，这种简单，直接的制氢方法可能是全世界唯一的方法：

• 在制氢过程中消耗的能量与燃烧时产生的能量之间显示出正•的能量平衡；仅使用低成本和友好的材料（•碳，废铝和水）；在某些应用中可能会消除对•储氢罐的需求；可以在任何压力下直接从电池产生氢气，仅•受硬件设计限制；仅生产两种•产品（氢和氢氧化铝）；收集氢气后，可以将环境安全的氢氧•化铝副产品丢弃或回收；氢气可以在没有关键参数控制的情况下生产，从而导致制氢工程师的制氢工艺具有广泛的工艺范围，从而易于控制，因此用于制氢的硬件•成本较低；扩大氢气的生产，以提供任何氢气流速（升/分钟），仅受硬件设计限制。

展示了一系列原型氢气发生器和十多个不同粒径的铝丸样品。一辆2004年款别克测试车经过改装，该车的前保险杠上装有紧凑的测试台，并进行了现场检查。测试台产生的氢气流入汽车进气管，在燃烧前与空气混合并与汽油混合。

在环游过程中（院子，过去的电池原型博物馆，带有铝样品的门廊），还可以检查由Phillips博士制造的用于组装固定和移动系统的组装和拆卸电池。提供了催化碳样品进行检查并带回家。设计与第一个类似的另一个电池装有催化碳。加水后，准备将其安装在测试车辆上。显然，开发人员打算演示该反应，但被其他对继续进行技术讨论更感兴趣的参与者否决。

菲利普斯博士（Phillips博士）要求与会代表投票，决定是否要演示测试车辆和/或固定位置原型电池的演示，以便以更高的速度（加仑/分钟）进行大量氢气的生产。尽管作者投了赞成票，但多数人决定，会议期间原型车和汽车均未运行。

在大多数情况下，会议都讨论了该技术的化学，材料，工艺和性能方面。菲利普斯公司还确定并发布了其他铝资源；参见参考文献[1]。

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菲利普斯博士说：“将这种大概低成本的过程产生的氢气用作发电厂的燃料是有意义的，因为发电厂的水质丰富且便宜，还可以为船舶和沿海地区提供燃料，因为该过程运行良好从海水中产生氢气。”

最大水容量为5加仑的原型发生器：•以最高30加仑/分钟（113.5 lpm）的流速产生氢气；产•生了一种气体混合物，其中含有93％的氢和据信为7％的水蒸气/空气•；通过使用Phillips专有碳催化剂和30微米铝粒（高表面积体积比）来提高运营•效率；产生氢氧化铝是唯一的•反应副产物；未经处理的自来水和海水产生氢气；不需要蒸馏水或其他形•式的优质水；在1 ATM的水中，在〜180°F（〜82°C）时达到了峰值效率•；在3至12伏直流电之间连续的低水平电力输入下运行，以阻止在下面的铝粒上形成氢氧化铝涂层，从而抑制化学反应和产氢（注意；根据开发商的说法，也可以进行机械抛光用于从铝粒中去除氢氧化铝层•）；可扩展且独立于输入能量。

与其他氢生产工艺（例如热成型和电解）相比，最后一个因素很重要。电解和热成型要求输入功率随生产率的变化而变化。电解可从水中产生氢；为使制氢率提高一倍，输入电功率也必须加倍。

一般流程和性能特征：•将专有的碳催化剂引入装有水和铝粒料混合物的容器中。•铝与水之间的反应是放热的，但需要外部热源来引发反应并将其升至约180华氏度。•一旦反应达到约180华氏度，就不再需要用于达到该温度的外部热源。 •。该方法在高于或低于〜180°F的最佳温度的温度下工作（通常，反应温度越高，氢气的产生速率越高）；氢氧化铝是一种相对安•全的材料，仅在皮肤接触（刺激性），眼睛接触（刺激性），食入或吸入的情况下才有轻微危•害；高达200微米的铝丸会产生氢，但其速率要比30微米的铝慢得多，也就是说，这种氢生成过程依赖于表面相互作用，这是由表面积和体积比高于的较小颗粒促进的。•较大的颗粒；该技术适合于分批而不是连续的制氢过程。然而，一位与会者描述了建立一种连续进料工艺的计划，该工艺可根据对氢气的需求将铝和水引入反应池中。

铝的消耗速度取决于氢的产生速度。当放大生产大量氢气时，这是一个重要的考虑因素。铝和水的消耗以及氢和氢氧化铝的生产如下：

会议没有涉及技术的经济性。进一步的过程和系统研究将使研究人员能够以每百万立方英尺（千立方英尺）氢气的美元进行可靠的成本估算。

最后，该技术仅是生产氢气的方法，而不是发电的方法。因此，它不是燃料电池。但是，可以将氢送入氢燃料电池中以发电。目前，开发人员尚未对燃料电池进行任何此类测试。

该技术仍处于研究阶段。将技术带到下一步不属于对许可购买，使用和/或制造碳催化剂的权利感兴趣的开发人员的范围。开发商已向美国专利商标局（USPTO）提交了涉及碳催化剂的多项临时和专利申请。目前，USPTO尚未授予专利。

该技术是否是廉价氢的圣杯仍未得到答案。缺乏氢基础设施和可靠的低成本燃料电池为广泛的市场接受度带来了额外的挑战。用氢气代替对环境不友好的化石燃料来运营运输部门是一个伟大的愿景，但在今天有些不切实际。

该技术是否值得证明，在不久的将来使用可燃燃料的固定式应用可能最有意义？范式转换很困难。

通过。巴里·史蒂文斯（Barry Stevens）