“制备氢燃料新进程”:Nature报导北大马丁课题
来源:涨停板敢死队网 发表于2019-07-16 21:40:35 编辑:刘维
摘要: 氢能被誉为下一代二次清洁动力,但氢气的存储和输运一直以来是阻止氢动力大规模运用的瓶颈。特别地,氢燃料电池是最具潜力的新一代能量供给系统,

氢能被誉为下一代二次清洁动力,但氢气的存储和输运一直以来是阻止氢动力大规模运用的瓶颈。特别地,氢燃料电池是最具潜力的新一代能量供给系统,它将化学能高效转化为电能,被广泛用于航空航天、轿车以及其他固定和移动能量供给系统中,可是氢气化学性质生动,氢气的贮存就成为氢燃料电池运用的要害。现在,丰田的商业化氢燃料电池轿车的解决方案是运用容量为约120L、压力高达700公斤的钢瓶进行储氢,但其安全性不容乐观,而且城市内加氢基础设施建造亦存在必定危险。此外,现在其他的氢气储放系统,或价格昂贵,或存储容量有限。针对这些缺乏,一种或许的解决方案是将氢气存储于液体甲醇中,通过水和甲醇的液相重整反响原位产氢供燃料电池运用,在开释出甲醇中存储的氢气的一起也活化等摩尔的水而开释出额定的氢气。

最近,北京大学化学与分子工程学院马丁课题组与中国科学院大学周武、中国科学院山西煤化所/中科组成油温晓东以及大连理工大学石川等课题组协作,针对甲醇和水液相制氢反响的特色,发展出一种新的铂-碳化钼双功用催化剂,在低温下(150-190oC)获得了极高的产氢功率。金属铂(Pt)与碳化钼(MoC)基底之间存在着十分强的相互效果,使得铂以原子级涣散在碳化钼纳米颗粒外表,构筑出高密度的原子标准催化活性中心。水的活化在碳化钼中心完结,而甲醇活化发生在铂中心。原子级高度涣散的Pt中心和碳化钼基底之间的协同效果可以在两者界面完成对反响中间体的高效活化,然后使得整个催化剂在甲醇和水液相反响中表现出超高的产氢活性,在150摄氏度就能以2,276 molH2/(molPt*h)的反响速率开释氢气,进一步进步温度至190摄氏度,放氢速率可达18,046 molH2/(molPt*h),较传统铂基催化剂活性提升了近两个数量级。一起,原子级涣散的特色能最大极限地进步贵金属铂的利用率,以产氢活性估量,仅需含有6克铂的该催化剂即可使产氢速率到达1 kgH2/h,根本满意商用车载燃料电池组的需求。以现在甲醇市场价格(2,400元/吨)核算,选用此技能途径储放氢气,氢燃料电池轿车每百公里燃料价格仅需约13元,而加60-80升甲醇可供家用小轿车行进600-1,000公里。该研究作业构建了新的化学高效储放氢系统,为燃料电池的原位供氢供给了新的思路,并有望作为下一代高效储放氢新系统得到运用。该研究成果以“Low-temperature hydrogen production from water and methanol using Pt/α-MoC catalysts”为题发表于2019年3月23日的Nature上(doi:10.1038/nature21672)。

美国化学会C E News杂志以“氢动力:制备氢燃料新进程”(New process for generating hydrogen fuel)为题对该作业进行了亮点报导。特拉华大学动力中心主任Dion Vlachos教授谈论这个新进程“在反响性能上处在技能前沿”(has a technological edge);而德国莱布尼兹催化所所长Matthias Beller教授以为这个催化系统是一个重大突破(Beller calls Mas catalyst “a major breakthrough”)。此类催化剂还有望在其他水相重整制氢进程,如日子废水、乙醇等质料的催化产氢中发挥优势效果。

 

“制备氢燃料新进程”:Nature报导北大马丁课题组催化产氢研讨获得重大突破

 

“制备氢燃料新进程”:Nature报导北大马丁课题组催化产氢研讨获得重大突破

 

“制备氢燃料新进程”:Nature报导北大马丁课题组催化产氢研讨获得重大突破

英国皇家化学会Chemistry World杂志以《新式催化剂点亮氢能轿车未来》(Catalyst fuels hydrogen car vision)为题对此系统进行了深化报导。他们相同采访了Matthias Beller教授, Beller教授谈论以为“跟着此高活性催化系统的成功,把氢气存储于甲醇并在需求时重整开释的概念或许得到实践运用,这是氢能贮存和输运系统的一个重大突破”(With the success of these highly active catalysts, the use of methanol as hydrogen storage material and its in-situ release on demand may lead to real applications, which is a major breakthrough in hydrogen storage and transportation processes)。

美国Green Car Congress和Phys.org也别离以China team develops highly efficient catalyst for low-temperature aqueous phase reforming of methanol to produce hydrogen和Using platinum-molybdenum carbide to catalytically release hydrogen to power a fuel cell为题对此作业进行了报导。

 

“制备氢燃料新进程”:Nature报导北大马丁课题组催化产氢研讨获得重大突破

根据原子级涣散铂-碳化钼催化系统的甲醇和水液相低温反响制氢示意图

修改:安定

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