变害为宝！有毒气体如何成为制氢神器？
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在化学课上，它是“无色、有臭鸡蛋气味的剧毒化合物”，请说出它的名字！
“我看看谁答错了（手动狗头）”
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硫化氢H2S（图片来源：veer图库）
在工业界，它是“闻不到的杀手”。
你们知道吗？硫化氢在低浓度时有臭鸡蛋味，但高浓度的硫化氢气体不仅闻不出味道，还会直接麻痹嗅觉神经，造成人员伤亡。由于这种特性，硫化氢的中毒事件时有发生：
图片来源：中国消防 微信
图片来源：央视新闻
图片来源：央广网
硫化氢通常伴生或副产于天然气开采、炼油、煤化工和冶炼过程。据不完全统计，我国每年的硫化氢处理量约为80亿立方米，全球每年的硫化氢处理量甚至达到了700亿立方米。如何安全、高效地处理这一庞大数量的“毒瘤”，一直是工业界面临的难题。
不过，中国科学家有了一个新办法。
图片来源：作者绘制
处理硫化氢，两种传统工艺都有局限
目前，世界范围内处理硫化氢基本采用两种方法。
1.克劳斯工艺
该工艺由英国人C.F.克劳斯于1883年发明，核心原理是通过化学反应将硫化氢气体转化为硫磺。主要涉及两个化学反应：首先是硫化氢的不完全燃烧，产生二氧化硫和未完全燃烧的硫化氢；其次是二氧化硫与未燃烧的硫化氢在催化剂作用下反应生成硫磺、水和余热。
但这一传统工艺具有比较明显的不足：
其一是克劳斯工艺需要高温高压的条件，且难以实现一次完全消除硫化氢，尾气中仍含有大量含硫化合物，需要多次处理，其排放仍会危害环境，还需进一步处理；其二是，虽然这一过程回收了硫磺，但分子中非常宝贵的氢（H）元素却以水的形式“流失”，造成了资源的损失。
多级克劳斯工艺示意图（图片来源：作者提供）
2.硫化氢分解
人们曾尝试采用高温热分解的方法，对硫化氢进行分解，生成氢气和硫磺。但是这种方法硫化氢的转化率比较低，经济效益很低。
多年来，全世界的科学家围绕着硫化氢的分解，不断地做着技术研发，先后采用光催化、电催化、光电催化等技术探索了硫化氢分解制氢和硫磺，原理上验证了这些非常规技术路线的可行性。
但是实现硫化氢规模化的分解存在很大的挑战。比如产出的硫磺会大量“包裹”在催化剂或电极的表面，使反应过程无法循环，工艺无法放大。
如何更有效率地把硫化氢变废为宝呢？
新突破！硫化氢变身绿色能源宝藏
近日，中国科学院大连化学物理研究所李灿院士团队，经过在该领域的多年深耕，终于发展了一种巧妙的硫化氢解决方案。
简单地说，他们利用电子介导对与硫化氢之间的化学势差，借“势”而为，将原本发生在电极表面的硫化氢氧化生成硫磺的过程转移到外部反应器中进行。并用同样的策略，利用另一对电子介导对的价态变化，将氢离子生成氢气的过程引导到电极外的另一个容器中。
通过这一新策略，把硫化氢的化学转化和电极表面的电荷交换巧妙地“解耦”，氧化和还原反应得以在电化学池外部独立进行。李灿院士将这一策略命名为“电子介导对驱动的离场电催化“。
电子介导对驱动的离场电催化原理
（图片来源：作者提供）
这种创新的离场电催化技术，能够在温和的条件下，将硫化氢分解为氢气和硫磺，不仅避免了传统工艺的缺陷，为工艺放大提供了可能，还实现了硫化氢的资源化利用；不仅提高了硫化氢的转化率，还显著降低了污染物的排放，获得的氢气纯度高达99.999%以上。
最值得关注的是，这项技术为氢能的生产提供了一种新的路径，实实在在的有望将这个工业界的“毒瘤”变成绿色能源“宝藏”！
作者：陈思
作者单位：中国科学院大连化学物理研究所
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