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我國學(xué)者研制出顯著降低“水制氫”成本的新型催化劑
2019-06-10
氫能是一種高能、潔凈的可再生能源，通過電解水方式低成本、高效率地制備氫氣，是當(dāng)前國際科研的熱點之一。近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宋禮教授和江俊教授合作，創(chuàng)新思路設(shè)計出一種“松果結(jié)構(gòu)”的鉑金屬催化劑，在制氫效果不變的情況下將鉑金屬的用量降低到傳統(tǒng)商業(yè)催化劑的約1/75。日前國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然·能源》發(fā)表了該研究成果。
氫能被認(rèn)為是一種“終極能源”，電解水是最被看好的制備方式之一。電解水的過程中需要使用催化劑，但在催化過程中卻存在原子“忙閑不均”的現(xiàn)象：參與反應(yīng)的主要是鉑金屬催化劑表層的原子，內(nèi)層的鉑原子卻在“無所事事”，導(dǎo)致資源浪費和成本高昂。
近期，中科大科研人員想到了一個好辦法，他們將之前扁平形的催化劑做成一顆顆球形的“松果”，使鉑原子位于“松果”的表面，保證了它們都身處“生產(chǎn)一線”。由此，以前的二維平面反應(yīng)被改造成為三維立體反應(yīng)。
實驗結(jié)果表明，當(dāng)電解溶液中的反應(yīng)物通過這種“松果形”催化劑時，形成氫氣的效率大大增加。在產(chǎn)氫量相同的情況下，這種新型催化劑所需要的鉑金屬，只有傳統(tǒng)商業(yè)催化劑的約1/75，大大降低了制氫成本。
據(jù)了解，這項研究同時深化了催化劑效果與結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的認(rèn)知，為進一步優(yōu)化催化劑性能指明了方向。
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