莫纳什大学的副教授Akshat Tanksale向AZoCleantech讲述了他关于微藻如何应用于制氢工业的重大益处的研究。
是什么驱使你将微藻作为一种清洁能源来制造氢和甲烷?
微藻作为饲料具有很高的二氧化碳固定效率、生长速度、光合作用效率、在河流和湖泊等微咸水中生长的能力以及在不适合农业的土地上种植它的能力，因此具有吸引力。
是什么使微藻成为一种适合的资源，可以彻底改变制氢?
与以农业或林业为基础的生物质不同，微藻更适合用于工业规模的能源生产。因为它的细胞结构更简单，所以更容易转化成氢。
目前制氢的最佳做法是甲烷的蒸汽重整。您在研究中使用了哪些技术?它们与蒸汽重整相比如何?
我们使用一种类似于蒸汽重整的方法。在我们的方法中，微藻首先经过快速热解(热分解)产生挥发性生物油，然后通过蒸汽重整立即转化为氢。在我们的过程中有几十个化学反应，而在甲烷的蒸汽重整中只有几个反应。我们方法的美妙之处在于，所有的反应都在几微秒内发生。这是通过一种专门为微藻转化设计的新型催化剂实现的。
这项研究如何推动农村社区的微藻种植?这有什么好处呢?
本研究可为微藻养殖者提供较高的收入。到目前为止，由于微藻转化的主要途径是生产生物柴油，其价值和市场接受度较低，因此在能源产品中，微藻的种植受到了限制。然而，氢被广泛认为是未来大规模商业运营的燃料。
使用微藻制氢比目前的方法少排放36%的温室气体，如果加入额外的可再生能源过程，这个数字可能增加到87%．图片来源:Chokniti Khongchum/Shutterstock.com
使用微藻制造氢气会是一个昂贵的过程吗?这项技术能在更大的范围内被采用吗?
我们的技术经济模型表明，当压缩氢价格为10美元/公斤时(压力为700巴)，每天30吨规模的氢气生产的回收期仅为3.78年，回报率为22%投资．因此，它是可行的大规模操作。
使用微藻生产氢气可以获得哪些潜在的积极环境效益?
与目前氢气生产的最佳实践——沼气蒸汽重整相比，利用反应性闪蒸挥发法从微藻中制氢产生的温室气体排放量减少36%。随着更多的可再生能源过程，如水力发电集成到我们的制氢过程中，碳排放可下降87%。
为什么这项研究对更广泛的制氢工业和应对当前的气候变化问题很重要?
通过可再生资源生产氢气对于解决能源危机和减少全球化石燃料排放至关重要。目前，绝大多数氢来自化石燃料，导致二氧化碳排放，导致气候变化。通过微藻产氢具有潜在的碳中性。
你在研究中遇到过什么挑战?如果这项技术在行业内推广，你可能会面临什么挑战?如何克服这些问题?
其中一个必须克服的挑战是微藻生产过程的规模化和商业化。光生物反应器在生产高浓度低碳微藻方面取得了进展。然而，由于能源需求的巨大规模，它们还没有达到可以应用于能源应用的阶段。
为什么氢是未来重要的能源来源?这个研究项目与此有什么关系?
氢是一种清洁燃烧的燃料，它只产生水蒸气作为将氢转化为能量的副产品。微藻利用这些水(以及大气中的二氧化碳)来生长。因此，这个过程关闭了碳和氢的循环，因此是高度可持续的。
项目的下一步是什么?
该项目的下一步是在试点规模上测试这一过程，并对从微藻中获得氢气的产量进行长期研究，并将其与可再生电力联系起来，为压缩氢气提供动力，以便储存。
读者在哪里可以找到更多的信息?
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337319303133
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652620337719
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337316300418
关于Akshat Tanskale
副教授Akshat Tanskale是莫纳什大学化学工程系绿色化学催化小组的组长。他在国立理工学院(Raipur, 2001)获得了化学工程学士学位，然后决定从事学术生涯。2008年，他在昆士兰大学(UQ)完成了生物质原料制氢的博士学位。在此期间，他研究了纳米材料和化学反应工程。从那时起，他就一直在研究氢能。A/ Tanksale教授在昆士兰大学做博士后研究，探索生物质转化为液体燃料和化学品，以及氢储存。
Tanksale教授认为，创新新工艺和设计纳米级的新型多相催化剂是开发低碳替代燃料和化学品的关键。他于2011年加入莫纳什大学担任讲师，成立了自己的研究小组，开启了合成气和CO领域的新研究方向2转化，除了生物质转化。
他的团队开发的新型催化剂能够选择性地转化CO2生物质，提供更快的反应动力学和更高的产物收率。他最近被任命为Woodside Monash能源合作伙伴关系碳捕获、转换和利用主题负责人。伍德赛德能源公司和莫纳什大学将在7年内共同投资4000多万美元，以实现这一合作关系，合作主题有三个:1)新能源技术;2)碳捕获、转换和利用;3)能源领先。
A/ Tanksale教授正在领导几个专注于氢气生产和使用CO的项目2作为生产化学品和燃料的原料，从而减少净CO2大气中的排放。
课题组当前项目:
- 利用生物质(木材、麦秸、甘蔗渣、藻类)制氢
- CO和CO直接加氢生产甲醛及其衍生物2
- 废旧生物质催化转化为糠醛、乙酰丙酸、羟甲基糠醛等增值化学品
- 废高吸水性聚合物解聚成单体/低聚物用于循环经济
- 直接有限公司2氢化成气体和液体燃料
- 感应加热反应器中甲烷的干重整
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