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研究者发现更廉价的低温氢提纯催化剂

2018-4-22 10:20| 发布者: dymodel| 查看: 320| 评论: 0|原作者: laoztou

摘要: 以前我们也谈到过‘铝镓合金’作为催化剂产出氢气。最近科学家又发现新的催化剂。让我们共同来‘分享’这个新发现。 于 2010年10月28日发表 1 美国塔夫斯大学、威斯康星大学麦迪逊分校和哈佛大学的工程研究人员展 ...
以前我们也谈到过‘铝镓合金’作为催化剂产出氢气。最近科学家又发现新的催化剂。让我们共同来‘分享’这个新发现。
于 2010年10月28日发表
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美国塔夫斯大学、威斯康星大学麦迪逊分校和哈佛大学的工程研究人员展示了一种在低温下工作的铂催化剂[1],这种新催化剂具有高度的催化活性并且稳定。美国能源部和国家科学基金会对该项研究给予了资助。
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根据美国能源部的统计,美国每年的氢需求量约为900万吨,其中95%的氢气通过采用天然气蒸汽重整的催化过程来生产。除用于制造合成燃料、氨和甲醇等产品,氢气还是一种清洁的能源,可用于为低温燃料电池汽车提供动力。燃料电池需要水煤气变换反应制得的高纯度氢气,其中催化剂可以减少一氧化碳的含量,并促进水分子产生更多的氢气。
传统的铜基催化剂在暴露在空气中时会发生自燃,因此研究人员尝试用铂来代替,但缺点是很昂贵,并且必须在例如氧化铈稀土等特别元素载体上制成细小微粒,使其在低温水煤气变换反应中具有活性。

塔夫斯大学的研究人员首次发现了‘钠元素’可以增强铂在低温水煤气变换反应中的活性,甚至是在如硅等惰性材料载体中也是如此。他们进行了材料结构研究,并发现表层额外的活性氧可以帮助铂完成反应循环,同时他们还发现钠或钾可以帮助稳定催化部位。
哈佛大学的研究者用原子高分辨电子显微镜对催化剂结构进行了观察,并在硅载体上观察到了稳定的铂原子和原子簇。借助威斯康星麦迪逊分校信息技术部、高性能计算中心以及10G超高速网络的帮助,研究人员对这种新催化剂进行了原子级建模,以期发现其内在原因。
尽管铂金属极为昂贵,但这种新催化剂中只含有微量的铂。该催化剂是由一系列的小的原子簇构成的,每个原子簇以特殊的排列方式包含了几个原子:一个或几个铂原子被氧原子、羟基和钾原子包围,并嵌在标准铝或硅载体上。


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