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外国科学家们开发低温催化剂 可用于高纯度氢气


  据外国媒体报道:科学家们开发了一种新的低温催化剂,能在利用一氧化碳的同时产生高纯度氢气。这一成果可以有效提高以往可能一氧化碳中毒的燃料电池的性能,本结果发表在于Science杂志上。
 
  美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室的化学家JoséRodriguez及其同事Ping Liu和Wenqian Xu是研究团队的一员,协助描述了催化剂的结构和机理细节。Rodriguez表示,这种催化剂生产出可用于燃料电池的更纯净的氢气。
 
  催化剂的合成和测试则由北京大学化学教授马丁完成。北大的小组发现了这种具有突破性的合成方法,这种获得特定的原子相位或配置的方法,是非常有效的。
 
  因为催化剂在低温低压下运行,将水(H2O)和一氧化碳(CO)转化为氢气(H2)和二氧化碳(CO2),所以也可以降低运行这种所谓的“水煤气转移”反应成本。Rodriguez表示,在低温和低压下,能源消耗将会降低,这套实验装置在较小型的设备中将更便宜,更易于使用,如汽车内的燃料电池。
 
  催化剂由分散在碳化钼基体上的金纳米颗粒组成,这种化学组合与氧化物基催化剂截然不同,后者主要用于在大型工业氢气生产设备中为水煤气变换反应供电。碳化物比氧化物更具化学反应活性,金碳化物界面具有良好的水煤气变换反应特性,相较于纯金属,其与水的相互作用更好。
 
  Rodriguez, Wenqian Xu和 Siyu Yao在国家同步加速器光源(NSLS)进行X射线衍射的结构研究,该测试是在工业或技术条件进行的。这些操作实验揭示了在不同的工作条件下,包括在不同的温度下结构如何变化的重要细节。
 
  凭借这些结构细节,中国太原理工大学的访客教授Zhijun Zuo和布鲁克海文国家实验室的化学家Ping Liu一起,使用布鲁克海文功能纳米材料中心(CFN)的计算资源,开发了模型和理论框架,解释了催化剂的工作原理。
 
  橡树岭国家实验室纳米相材料科学中心(CNMS),劳伦斯伯克利国家实验室的先进光源(ALS)和中国的两个同步加速器研究设施进行了额外研究,加深了对该催化剂的理解。

文章标签: 氢气制备