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废塑胶污染已经成为全球范畴的环保难题，而氢气则被视为是替代化石燃料的有力竞争者。然而，目前製造氢气的方法要么产生大量二氧化碳，要么成本过高。但是，来自美国莱斯（Rice University）大学的研究人员最近却找到了新方法，他们成功地使用一种低排放方法从废塑料中提取氢气，而这个方法甚至有机会实现自给自足。
研究首席作者，莱斯大学凯文（Kevin Wyss）博士表示：「在这项研究中，我们将废塑料（包括无需按类型的混合废塑料）转化为高产量的氢气和高价值的石墨烯。」他更进一步详述，透过将产生的石墨烯以目前市场价值的5%出售，不仅可以覆盖整个过程的成本，甚至还有机会实现「盈亏自负」，从而让我们有机会免费获得清洁的氢气。
目前，通过使用可再生能源将水分解为两个基本元素来製造的「绿色（环保）」氢气的成本大约是每两磅5美元。然而，儘管这种方法较便宜，但到2022年，全球近一亿吨的氢气大多仍然是从化石燃料中提取的，而在此过程每生产一吨氢气大约会产生12吨的二氧化碳。
化学教授和材料科学及奈米工程学系教授詹姆斯（James Tour）博士指出：「相对于绿色而言，目前主要使用的是『灰色』氢气，这是通过『蒸汽-甲烷』重组法製成的，但过程产生会大量二氧化碳（所以叫它『灰色』氢气）。由于预计未来几十年对氢气的需求将剧增，我们必须寻找新的製造方法，以达到2050年实现净零排放的目标。」
该团队通过将塑料废料样本暴露于快速闪焊热处理中，使其在大约4秒内升温到3100度Kelvin（约2826°C），从而将塑料中的氢气汽化，只留下由单层碳原子组成的极轻、耐用的材料——石墨烯。
凯文回忆说：「当我们首次发现并应用闪焊热处理技术将废塑料升级为石墨烯时，我们注意到有许多挥发性气体被产生并从反应器中射出。」他们对这些气体的确切成分感到好奇，但当时缺乏相应的仪器来研究它们。
「我们知道聚乙烯由86%的碳和14%的氢组成，我们证明了能够以94%的纯度回收高达68%的原子氢作为气体。」 凯文说：「虽然开发出可以分析及量化这种气体（包括氢气）的方法和专长是一项艰鉅的任务，但对我来说也是一个有益的过程。」
凯文感到高兴的是，他在这项工作中学到和使用的技术，特别是「生命週期评估」和「气相色谱法」。生命週期评估是一种用来评估产品或系统从开始到结束的所有环境影响的方法，可以帮助我们更好地理解并减少其对环境的负担。而气相色谱法则是一种化学分析技术，它可以用来分析和测定气体或挥发性物质中的各种成分。这些技术不仅仅只能用在这项工作中，他们还可以将它们运用到小组的其他项目中，以达到更高效和精准的结果。
「我希望这项研究能够推动从废塑料中生产清洁氢气，可能解决塑料污染和通过蒸汽甲烷重组法产生大量温室气体的重大环保问题。」凯文补充道。
参考论文：
1.Synthesis of Clean Hydrogen Gas from Waste Plastic at Zero Net Cost. Advanced Materials
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