如果我们能把俄克拉荷马州丰富的自然资源，比如甲烷，和爱荷华州的可再生生物质结合起来，创造一种更好的方式来生产氢能源，会怎么样？
皇冠体育和爱荷华州立大学的皇冠体育研究人员正在皇冠体育研究这个问题。这个为期四年的项目还将调查有效产生碳中性或碳负氢能可能产生的固体碳的潜在副产品和相关应用。这项皇冠体育研究得到了美国国家科学基金会预计400万美元的资助，由Steven P. Crossley领导，他是Gallogly工程学院化学、生物和材料工程学院的Sam A. Wilson教授，也是OU弹性环境和能源系统皇冠体育研究所的能源皇冠体育研究员。
克罗斯利说：“在不造成全球变暖副作用的情况下创造能源的动力很强，但我们仍然需要为我们的社会提供具有成本效益的能源。”“真正有前途的途径之一是将这些不同形式的自然资源中的碳转化为固体碳，并提取氢作为我们的能源。”
在气候科学界，以氢为基础的能源作为直接燃烧化石燃料为基础的能源的替代品，已经引起了很大的兴奋。氢能皇冠体育研究的目标是廉价生产，不排放温室气体，并且从水或富氢有机化合物中大规模生产。然而，有几种方法可以实现这种转换，这些方法都有皇冠体育app的好处和成本。
热解制氢——将天然气分解成氢和固体碳——是一个特别吸引人的科学和工程目标，因为这种方法产生的H2碳排放强度低，而且还能产生具有潜在高市场价值的固体碳副产品。
“如果你想通过生产氢气和固体碳来满足我们很大一部分的能源需求，那将会产生大量多余的固体碳。克罗斯利说。“我们怎么处理这些碳呢？”我们如何从中获得价值？我们如何造福社会？除了创造新的固体碳山和岛屿，我们实际上能做什么？”
目前，碳纤维和纳米管等高性能碳材料的生产成本很高，因此只能用于制造更轻的汽车、无人机或先进的复合材料等高端或小众应用。
“现在我们谈论的是从能量中创造一种能改变一切的副产品，”克罗斯利说。“这意味着我们需要找到所有可以使用碳的方法，并对它们进行调整，使它们以各种方式造福社会，而不是浪费我们投入到这个过程中的宝贵资源。”
皇冠体育研究人员正在皇冠体育研究许多不同的应用，比如土壤改良剂来隔离环境中的长寿命碳并帮助作物生长，评估它们作为水过滤系统来帮助清洁水的用途。
“我们正在皇冠体育研究如何制造先进的路面和沥青，电池和燃料电池的材料，以及其他下一代技术，除非这是能源工业的副产品，否则这些技术可能是没有意义的，”他补充说。
IREES的执行董事Tim Filley说：“克罗斯利和他的团队是OU皇冠体育研究人员探索低碳强度能源皇冠体育研究的许多基础和创新方法的缩影。”“这种方法也代表了OU在HALO氢中心三州合作伙伴关系等努力中发展区域领导地位的重要皇冠体育研究基础。”
2021年，克罗斯利是一个团队的一员，该团队通过OU的“大创意挑战”计划获得资助，该计划由OU的皇冠体育研究与伙伴关系副总裁办公室组织，作为五个跨学科皇冠体育研究团队之一，开发创新的、融合的皇冠体育研究项目，以应对重大的全球挑战。
OU皇冠体育研究和合作伙伴关系副总裁Tomás Díaz de la Rubia说：“这项工作是我们对无碳H2能源生产和储存（CHEPS）项目投资的一个令人兴奋的成果。这正是BIC和我们所有的种子基金项目所要促进的大学投资回报。”
克罗斯利说，他们的项目之所以有趣，部分原因在于将每个地区的自然资源进行配对。
克罗斯利说：“我们相信，在热解过程中，将富含氧气和水的植物生物质与天然气混合，将创造出一套新的有价值的碳。”“这个项目非常有趣，因为我们将两个自然资源截然不同的地区结合起来，我们正在创造新的解决方案，我们相信这将是协同增效的。”
该皇冠体育研究团队包括建模专家，以确定这些过程的成本效益，他们正在皇冠体育研究如何利用部分生物质废物或能源作物，这些作物在通常不适合耕种的地区生长迅速，或者可以在很少的水下生长，以产生氢能源和碳材料。
裂解，这个团队正在探索的制氢方法，包括将甲烷分解成它的组成原子；每个甲烷分子包含一个碳原子和四个氢原子。然而，热解的一个主要缺点是，在没有任何催化剂的情况下，分解分子需要大量的能量，但这是生物质可以提供帮助的一种方式。
克罗斯利说：“单靠热能来分解分子需要大量的能量，但如果我们仔细设计催化剂，降低所需的能量输入，我们就能生产出增值材料，比如纳米管和纳米纤维，从而降低能量需求。”“除了改进这些催化剂，使其更有效地大规模生产这些碳之外，结合一些不太有价值的生物质部分可以延长催化剂的使用寿命，使其持续时间更长，性能更好，并且通过用特定的生物质衍生流处理我们生产的碳来改性它们，将扩大它们的应用范围。”这两者都具有潜在的协同作用，它们都依赖于将俄克拉荷马州的天然气与爱荷华州的生物质馏分相结合。”
克罗斯利说，他们的工作是一项新兴技术，但他希望他们的皇冠体育研究结果将使他们能够优化这两个地区的资源。
该项目名为“RII Track-2 FEC：天然气和生物质高效转化为氢和高性能碳”，由美国国家科学基金会综合活动办公室资助。2218070. 该项目于2022年8月1日开始，预计将于2026年7月31日完工。在皇冠体育大学，该团队包括克罗斯利和共同调查员王斌、丹尼尔·雷萨斯科和Ngoc Bui。爱荷华州立大学的合作者包括Jean-Philippe Tessonnier、Mark Wright和Eric Cochran。
