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新型廉价催化剂,攻克制氢高成本难题?2018-02-06

从水中制氢,将随处可见的水资源转换为氢能源一直是我们梦寐以求的方向,但是受限于转化效率不高,常用催化剂铂、钌等成本太高,实用成本一直居高不下。       但最近,华盛顿州立大学(WSU)的研究人员开发出制氢的高效催化剂,并找到大量生产这种廉价纳米催化剂的方法。他们的方法非常简单,整个过程只需要五分钟,原料也只需用廉价的镍和铁,这项成果被刊登在《Nano Energy》期刊上。

 

镍铁催化剂的扫描图 (图源:华盛顿州立大学)

清洁能源经济的关键就是能源的转换和储存。由于太阳能和风能都属于间歇性能源,因此必须找到一种方法将它们产生的电能储存下来。其中,利用这些电能将水分解成氢气和氧气进行储存就是个不错的点子,这也是目前储存可再生能源方法中最有前景的一个,因为氢在工业中的用途数不胜数,而且还能为氢燃料电池汽车提供动力。

  然而,水分解的方法在工业中并没有得到广泛应用,这是因为水分解的催化剂通常以铂或钌等贵金属为原料,导致了整个分解过程成本太高。并且很多水分解的过程要么需要的能量太多,要么要求催化剂促进分解的速度过快,这也是水分解在工业中无法得到广泛应用的重要因素之一。

由机械与材料工程学院的Yuehe Lin教授领导的研究小组利用两种储量丰富的廉价金属,开发了一种多孔纳米催化剂,这种催化剂的效果甚至比那些由贵重金属制成的催化剂效果更好。这种催化剂的外观就像一小块海绵,并且具有独特的原子结构和较大的表面裸露度,因此可以利用比其它催化剂更少的能量来促进重要反应。试验中也证明,在12小时的稳定性测试后,这种催化剂只消耗了很小一部分。

作为华盛顿州立大学的博士生,Shaofang Fu合成了这种催化剂并做了大部分的活性检测,她表示:“我们的方法非常简单,可以轻松地应用于大规模生产。”

 

在材料工程实验室中工作的Yuehe Lin(左)和博士生Shaofang Fu(右)

图片来源:华盛顿州立大学

华盛顿州立大学的研究人员在这个项目上与阿贡国家实验室的先进光子源实验室和西北太平洋国家实验室的研究人员进行了合作。华盛顿州立大学的另外一名博士生,进行催化剂表征工作的Junhua Song同学表示:“国家实验室先进的材料表征设备帮助我们对催化剂的结构和组成有了更加深刻的理解。”

目前研究人员为了进行更大规模的测试,正在积极寻求其他支持。教授Lin也表示:“这项技术目前还停留在实验室阶段,但是它们前途一片光明。”

文章来自Phys.org网站

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