美国科学家研发廉价催化剂 可大规模分解水制氢

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盖世汽车讯 据外媒报道,美国能源部SLAC国家加速器实验室(Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory)和斯坦福大学(Stanford University)的研究人员首次证明,有并是否廉价的催化剂还都要在商业设备的恶劣环境中,连续数小九时解水,并产生气体。

该电解技术基于质子交换膜(PEM),具备利用可再生能源大规模生产气体的潜力。可能用于提升化学反应下行时延 的铂和铱等金属催化剂成本太高,在一定程度上限制了气体的大规模生产。

领导该研究小组的Thomas Jaramillo表示:“气体是并是否非常重要的工业化学物质,还都要用来生产燃料和肥料等。气体也是并是否超净、高能量的分子,可用于燃料电池可能用于存储由太阳能和风能等多变能源产生的能量。一点还都要用于汽车行业,促进减少温室气体的排放。不过,现在大每段气体都由化石燃料制造出权来,增加了大气中的气体水平,因而一帮人 都要找到并是否具成本效益的土办法,用超净能源产氢。”

从昂贵的金属到便宜而宽裕的材料

多年来,一帮人 一直 致力于为PEM水电解制氢系统研发贵金属催化剂的替代品。一点很多很多很多很多有替代品被证明还都要在实验室环境中工作。不过,据说此次研究人员研发的催化剂是首次在商业电解槽中展示出高性能。该设备由位于康涅狄格州的PEM电解研究基地和工厂生产,为全球最古老、最大的电解设备制造商Nel Hydrogen所用。

电解的工作原理与电池的反向作用很像,即都有产生电,只是利用电流将水分解成气体和氧气。采用不同的贵金属催化剂,还都要在不同电解质上位于产生气体和氧气的反应。在此原理下,SLAC和斯坦福大学科学家制造了并是否由沉积在碳上的磷化钴纳米颗粒组成的催化剂,该催化剂是并是否黑色粉末。一点Nel Hydrogen小组利用该催化剂替代了产氢那侧电解质上的铂催化剂。与一点催化剂一样,此种催化剂还都要将一点化学物质聚集在一块儿,并促进它们位于反应。

该磷化钴催化剂在整个测试过程中(超过1700小时)都表现得非常好,表明其还都要用于日常化学反应,即不需要 在温度、压力和电流密度升高的极酸性条件下,长时间地工作。

该项研究的一个多多最重要目标只是实现该磷化钴催化剂的量产,一块儿保证其品质如一,即从实验合成的起始材料、用研钵和研杵磨制、让其进入烘烤炉烤制、最后将精细的黑色粉末变成一滴墨水,喷到多孔碳纸上,这整个过程都都要保证其质量稳定。最终获得的大尺寸电极会被装在 电解槽中进行制氢试验。

随便说说铂催化剂只占PEM水电解制氢总成本的8%,一点贵金属市场的波动非常剧烈,可能会阻碍该技术的发展。而随着PEM水电解制氢技术不断改进,以满足燃料电池和一点应用对气体日益增长的需求,降低和稳定其成本将变得如此重要。(文中图片均来自SLAC国家加速器实验室)