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通往氫能源的便捷之路——高效廉價催化劑
發布:lee_9124   時間:2015/9/28 13:11:10   閱讀:934 
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目前威斯康星大學麥迪遜分校Song Jin教授成功研制出一種廉價的析氫催化劑,可在析氫反應中發揮高效催化效果,為氫能源使用開辟一條便捷之路。

威斯康星大學麥迪遜分校Song Jin教授的實驗室成功研制了一種電解槽,可利用由礦藏豐富的Co、P、S等組成的催化劑將水分解為氫和氧。氫是一種完美燃料,無論是用于制作電池還是直接燃燒產熱,氫的反應產物只有水,沒有溫室氣體CO2。像石油一樣,氫還可以用來儲能。 通電分解水是常用的制氫方法。雖然水資源也是有限的,但真正制約氫能源發展的最主要因素是在水裂解裝置中的Pt(鉑)等貴金屬材料。

諸如Pt、Pd(鉛)、Y(釔)、Au(金)等的貴金屬均具有良好的抗氧化性。Song Jin提到,在析氫反應研究中,最主要的任務是找到一種Pt等金屬的廉價替代品。Nature Materials 報道了Jin團隊的研發新成果——由常見元素P(磷)、S(硫)和Co(鈷)組成的新型析氫催化劑,其中Co比Pt便宜1000多倍。

催化劑可降低化學反應進行的初始能壘(即活化能)。這種新催化劑和Pt催化效率接近,并且是目前已報道的非貴金屬催化劑中表現最出色的。

Jin的實驗室長期關注黃鐵礦和一些其它廉價且藏量豐富的金屬在能量轉換方面的應用,并且于近期取得了新突破。Jin和他的學生Miguel Cabán Acevedo以及 Michael Stone等將鐵換成硫鈷礦又加入P,進而制備出一種新型高效催化劑。

Jin提到:“盡管電能是分解水來制氫時最常用的能源,但如果利用太陽能將會產生很多有意思的事情。”這種新型催化劑在使用太陽能析氫時同樣可以發揮作用。“我們已經研制了一種利用Co催化劑和太陽能進行析氫的裝置,這是目前在使用廉價催化劑將太陽能直接轉化為氫能的裝置系統中,效率最高的。”

許多研究人員都希望找到Pt的廉價替代品。Jin說道:“因為這種新催化劑的性能與Pt不相上下,所以我們立刻向WARF提出了臨時專利申請,并在兩周內已被受理。”

該催化劑目前處在實驗室測試階段,仍存在許多問題。Jin說:“催化劑的使用成本需要與體系總目標進行綜合考慮,有時需要作出取舍。如果你需要建造最好的電解槽,那仍然離不開Pt;但如果你可以犧牲一點點效率并對成本考慮更多,那這種新型Co催化劑會是很好的選擇。”

如果期望對氣候危機做出改善,那么廣泛地使用新能源代替石油燃料將勢在必行,Jin說到,“如果期望改善溫室氣體問題,人們必須從大處著眼。無論是使用電解析氫還是直接利用太陽能析氫,我們都會需要制備大量的氫,但可能并沒有足夠多的Pt來完成這件事。”


來源:材料人網
 
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