波兰研究证实紫外线可显著降低氢燃烧氮氧化物排放

波兰研究人员近期开展了一项实验，旨在验证紫外线辐射能否减少氢气燃烧过程中产生的有害氮氧化物排放，从而解决氢能燃料领域一个鲜为人知的环境挑战。

尽管氢气燃烧不产生二氧化碳、烟尘或硫化物，但在空气中高温燃烧时仍会生成氮氧化物（NOx）。这些气体会导致烟雾、酸雨及呼吸道刺激。来自格但斯克理工大学和格但斯克大学的科学家团队 investigated 是否利用紫外线净化氢燃烧器的尾气，以提升氢能供暖系统的环境表现。

光解技术降低氮氧化物浓度

该研究由格但斯克理工大学的多米尼克·克雷夫特、康拉德·马尔扎科夫斯基以及格但斯克大学的卡罗尔·什乔德罗夫斯基共同完成，并发表于《科学报告》期刊。氢气被视为潜在的低碳排放燃料，因其燃烧主要产生水蒸气，在难以电气化的领域具有广阔前景。

研究人员指出，氢燃烧通常在普通空气而非纯氧中进行。由于空气中含有大量氮气，燃烧产生的高温会引发氮气与氧气分子的反应，形成氮氧化物。为此，团队测试了一种称为直接光解的方法，即利用紫外线光子打断气体分子内的化学键。

研究团队构建了一个由氢氧燃烧器、垂直反应器、紫外线灯和尾气分析仪组成的实验室系统。科学家在不同气体流量、燃烧器压力和紫外线灯功率条件下，测量了一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）及总氮氧化物浓度的变化。

工况下减排率达12.1%

研究发现，紫外线辐射显著降低了一氧化氮浓度，在某些情况下甚至降至零。然而，部分一氧化氮同时转化为另一种有害的氮氧化物——二氧化氮。因此，研究人员强调，有效的净化必须基于总氮氧化物的减少来评估，而非仅看单一化合物的降幅。

在气体流量为每秒2.6立方分米、供应压力为100千帕、使用160瓦紫外线灯的条件下，系统表现。在此工况下，氮氧化物浓度从20.84 ppm降至18.59 ppm，实现了12.1%的减排率。

基于比能量密度的单独分析显示，Zui大处理效率为10.8%。研究还发现，污染物的初始浓度起着关键作用。当氮氧化物浓度降至约17至18 ppm以下时，紫外线处理不再改善尾气质量，在某些情况下甚至导致测量的氮氧化物水平上升。

技术仍处实验室阶段

研究人员表示，结果展示了该技术的潜力，但也表明其距离工业化部署尚远。未来工作需要优化辐射波长、提高紫外线光源效率、降低能耗，并在更高污染负荷和更大规模的运行条件下测试该工艺。

作者还指出，紫外线辐射对皮肤和眼睛存在安全风险，需要采取适当的防护措施。这项研究凸显了评估新兴低碳技术时面临的更广泛挑战：除了二氧化碳排放外，还需全面考量其他形式的污染。

研究人员强调，虽然氢气可能减少温室气体排放，但在锅炉、发动机和工业系统中使用时，仍需控制其他形式的污染，才能被视为完全环保。这一发现对全球氢能产业链的技术路线选择具有重要参考价值。