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行業新聞

中國科學家研發出甲醇和水液相製氫”新技術

發布時間: 2018-02-23 22:41   518 次瀏覽

近日,北京大學化學與分子工程學院馬丁課題組與中國科學院大學周武、山西煤化所/中科合成油工程有限公司溫曉東以及大連理工大學石川等課題組合作,針對甲醇和水液相製氫反應的特點,采用鉑-碳化鉬雙功能催化劑實現對水和甲醇的高效活化,在低溫下(150-190℃)獲得了極高的產氫效率。此催化體係有望作為下一代高效儲放氫新體係得到應用。該研究成果已在北京大學科技開發部支持下申請專利合作協定,相關成果發表於《自然》雜誌上。

    針對氫氣的儲存問題,一種可能的解決方案是將氫氣存儲於液體甲醇中,通過水和甲醇的液相重整反應原位產氫供燃料電池使用,在釋放出甲醇中存儲氫氣的同時也活化等摩爾的水而釋放出額外的氫氣。

    日前,北京大學化學與分子工程學院馬丁課題組與中國科學院大學周武、中國科學院山西煤化所/中科合成油溫曉東以及大連理工大學石川等課題組合作,針對甲醇和水液相製氫反應的特點,發展出一種新的鉑-碳化鉬雙功能催化劑,在低溫下(150-190℃)獲得了極高的產氫效率。金屬鉑(Pt)與碳化鉬(MoC)基底之間存在著非常強的相互作用,使得鉑以原子級分散在碳化鉬納米顆粒表麵,構築出高密度的原子尺度催化活性中心。水的活化在碳化鉬中心完成,而甲醇活化發生在鉑中心。原子級高度分散的Pt中心和碳化鉬基底之間的協同作用能夠在兩者界麵實現對反應中間體的高效活化,從而使得整個催化劑在甲醇和水液相反應中表現出超高的產氫活性,在150攝氏度就能以2276 molH2/(molPt*h)的反應速率釋放氫氣,進一步提高溫度至190℃,放氫速率可達18046 molH2/(molPt*h),較傳統鉑基催化劑活性提升近兩個數量級。同時,原子級分散的特點能大限度地提高貴金屬鉑的利用率,以產氫活性估計,僅需含有6克鉑的該催化劑即可使產氫速率達到1 kgH2/h,基本滿足商用車載燃料電池組的需求。

    以目前甲醇市場價格(2400元/噸)計算,采用此技術路徑儲放氫氣,氫燃料電池汽車每百公裏燃料價格僅需約13元,而加60-80升甲醇可供家用小轎車行駛600-1000公裏。該研究工作構建了新的化學高效儲放氫體係,為燃料電池的原位供氫提供了新思路,並有望作為下一代高效儲放氫新體係得到應用。