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新型催化剂让制氢过程一氧化碳排放接近零
2017年03月30日  访问量:

    据美国每日科学网站5月22日(北京时间)报道,美国杜克大学的工程师在制氢反应中使用了新催化剂。结果表明,新方法能在产生氢气的同时将一氧化碳(CO)的浓度降低到接近零,而且进行新反应所需的温度也比传统方法低,因此更实用。研究发表在5月的《催化学报》上。

  尽管氢气在大气中无所不在,但制造并收集分子氢用于交通运输和工业领域的成本非常高,过程也相当复杂。目前大多数制氢方法会产生对人和动物有毒的一氧化碳。

  最新的一种制造可再生能源的方法,是使用从生物质中提取的以乙醇为基础的原材料,比如甲醇。当甲醇用蒸汽处理后,会产生一种可用于燃料电池的富含氢气的混合物。该研究论文的第一作者、杜克大学工程学院机械工程和材料学助理教授尼克·霍特兹说:“这一方法的主要问题也是会产生一氧化碳,而且少量一氧化碳很快就能破坏对燃料电池性能至关重要的电池膜上的催化剂。”

  霍特兹实验室的研究生提提雷约·索迪亚表示:“现在,人人都希望能用可持续且污染尽可能少的方法制造出有用的能源以取代化石燃料。我们的最终目的是制造出供燃料电池使用的氢。与传统方法使用金纳米粒子作为唯一的催化剂不同,我们的新反应使用金和氧化铁纳米粒子的组合作为催化剂。新方法可以持续不断地制造出氢气,产生的一氧化碳浓度仅为0.002%,而副产品是二氧化碳和水。”

  索迪亚解释道:“人们一直认为,氧化铁纳米粒子仅仅是盛放金纳米粒子的‘容器’,金纳米粒子才为反应负责。但我们发现,增加氧化铁的表面积可以显著增加金纳米粒子的催化活性。”

  研究人员让新反应进行了200多个小时,发现催化剂减少富含氢气的混合气体内一氧化碳数量的能力并未下降。

  索迪亚承认:“目前,我们还不知道新反应内含的机制是什么。尽管金纳米粒子的大小对反应来说非常关键,但未来的研究应专注于氧化铁粒子在化学反应中的作用。”

  总编辑圈点

  作为可再生能源,氢气在效率、环保等多方面具有众所周知的优势。然而,工业制氢毕竟不像在实验室中电解水那么简单,它需要经济的制备方法、便利和安全的存储运输。当前最可行的方法便是甲醇制氢,即把氢气“装入”甲醇,通过管道、油罐车运输存储,用时再通过化学反应提取氢气。新型催化剂是实现经济、高效、安全的制氢反应的关键,我们期待本项研究能够尽快实现商业化,消除“氢经济”的最大障碍,让清洁能源尽早走入生活。(科技日报)