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韓國UNIST開發(fā)出新型制氫催化劑

作者:中國儲能網(wǎng)新聞中心 來源:中國有色金屬報 發(fā)布時間:2018-08-16 瀏覽:

中國儲能網(wǎng)訊:近日,韓國蔚山科技大學(xué)(UNIST)宣布,自然科學(xué)部化學(xué)科的杰出教授金光洙(音譯)帶領(lǐng)的研究團隊采用貴金屬鉑開發(fā)出生產(chǎn)氫燃料的催化劑,催化活性提高了100倍。該項研究成果已于日前發(fā)表在能源領(lǐng)域的權(quán)威雜志《自然能源》(Nature Energy)7月30日的網(wǎng)絡(luò)版上。

煤炭和石油等化石燃料在燃燒時會釋放出大量二氧化碳氣體,加劇地球溫室效應(yīng);而氫氣與空氣中的氧氣反應(yīng),就會發(fā)電,并生成水,是一種清潔可再生能源。不過,由于氫氣生產(chǎn)技術(shù)成本高昂,目前并未得到普及。

為了獲得氫氣,典型的方法是將水電解,生成氧氣和氫氣,這就是“水電解反應(yīng)”。這種反應(yīng)需要催化劑,目前主要采用貴金屬鉑,但由于鉑的儲量有限,較為稀缺,價格也居高不下。因此,需要采用可以替代貴金屬鉑的其他新材料,這也正是氫能領(lǐng)域目前的研究焦點所在。

金光洙教授帶領(lǐng)的超功能性物質(zhì)研究團隊一直致力于尋找高效氫氣制備方法,Tiwari、Sultan等研究人員將碳納米管(CNT)上引入氮,并涂覆上極微量的鉑,由此開發(fā)出新型的制氫催化劑。

正如竹節(jié)一樣,這種納米管內(nèi)部填充了鈷、鐵、銅金屬的納米粒子。這些成分相互作用后,提高了鉑的性能,由此提升了氫氣生產(chǎn)的活性。原來鉑表面捕捉氫的能量很低,水分解產(chǎn)生的氫原子相互碰撞就會形成氫氣。對此,河美蘭(音譯)研究員表示,新開發(fā)的催化劑中,各種成分相互作用,可以提高鉑的性能,捕捉氫的能量近乎為零,可以極大地提高氫氣生成效率。

明昌宇(音譯)研究員模擬了鉑原子與鉑納米團簇存在下的催化活性。模擬結(jié)果顯示,鉑原子與鉑團簇混合時,催化劑表面的導(dǎo)電性增大,氫氣生成效率顯著增加,這是一種全新的科學(xué)現(xiàn)象。根據(jù)這一模擬結(jié)果進行預(yù)測,催化劑復(fù)雜的表面上可以觀察到原子構(gòu)造,通過證實模擬的準確性,也可以顯著提高催化劑的活性。

金光洙教授表示,此次研究的重要性在于開發(fā)了一種大幅提高氫氣生產(chǎn)效率的全新催化劑,通過模擬并解析該物質(zhì),設(shè)計出制氫性能最佳的催化劑,也提出了具體的研究方向。困擾氫氣能源產(chǎn)業(yè)多年的鉑的經(jīng)濟性和效率問題也有望得到徹底解決。

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