塑膠汙染與氫氣生產一直是全球關注的環保難題，而美國萊斯大學的研究人員近日找到創新的解決方案。他們成功地開發出一種低排放、低成本的方法，不僅能從廢塑料中提取氫氣，還能產生高價值的石墨烯，有機會實現自給自足，免費獲得清潔的氫氣。
研究首席作者凱文博士表示，他們將混合的廢塑料轉化為高產量的氫氣和高價值的石墨烯。將產生的石墨烯以市場價值的5%出售，不僅可以覆蓋整個過程的成本，還有機會實現「盈虧自負」，讓我們有機會免費獲得清潔的氫氣。
目前，透過使用可再生能源將水分解為氫氣和氧氣的「綠色」氫氣生產成本約為每兩磅5美元。然而，儘管這種方法較便宜，但到2022年，全球近一億噸的氫氣大多仍然是從化石燃料中提取的，而在此過程每生產一噸氫氣約會產生12噸的二氧化碳。
凱文回憶，當他們首次發現並應用閃焊熱處理技術，將廢塑料升級為石墨烯時就注意到，有許多揮發性氣體被產生並從反應器中射出，他們對這些氣體的確切成分感到好奇，但當時缺乏相應的儀器來研究它們。
「我們知道聚乙烯由86%的碳和14%的氫組成，我們證明了能夠以94%的純度回收高達68%的原子氫作為氣體。」 凱文表示，雖然開發出可以分析及量化這種氣體（包括氫氣）的方法和專長是一項艱鉅的任務，但對他來說也是一個有益的過程。
化學教授詹姆斯博士指出，目前研究主要使用「蒸汽-甲烷」重組法製成的「灰色」氫氣，但過程會產生大量二氧化碳。由於預計未來幾十年對氫氣的需求將劇增，我們必須尋找新的製造方法，以達到2050年實現淨零排放的目標。
該團隊通過將塑料廢料樣本暴露於快速閃焊熱處理中，使其在約4秒內升溫到3100度Kelvin（約2826°C），從而將塑料中的氫氣汽化，只留下由單層碳原子組成的極輕、耐用的材料石墨烯。未來希望這項研究，能夠推動從廢塑料中生產清潔氫氣，可能解決塑料汙染和通過蒸汽甲烷重組法產生大量溫室氣體的重大環保問題。
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◎ 圖片來源／達志影像/shutterstock提供
◎ 資料來源／明日科學
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