美国科学家研发廉价催化剂 可大规划分化水制氢
该电解技能根据质子交流膜(PEM),具有使用可再生动力大规模出产氢气的潜力。因为用于提高化学反响功率的铂和铱等金属催化剂本钱太高,在必定程度上约束了氢气的大规模出产。
领导该研讨小组的Thomas Jaramillo标明:“氢气是一种十分重要的工业化学物质,可以用来出产燃料和肥料等。氢气也是一种清洁、高能量的分子,可用于燃料电池或许用于存储由太阳能和风能等多变动力产生的能量。并且可以用于汽车行业,有利于削减温室气体的排放。不过,现在大部分氢气都由化石燃料制作出来,增加了大气中的二氧化碳水平,因此咱们需求找到一种具本钱效益的办法,用清洁动力产氢。”
从贵重的金属到廉价而丰厚的资料
多年来,人们一向致力于为PEM水电解制氢体系研制贵金属催化剂的代替品。并且许多代替品被证明可以在实验室环境中作业。不过,听说此次研讨人员研制的催化剂是初次在商业电解槽中展示出高性能。该设备由坐落康涅狄格州的PEM电解研讨基地和工厂出产,为全球最陈旧、最大的电解设备制作商Nel Hydrogen所用。
电解的作业原理与电池的反向效果很像,即不是产生电,而是使用电流将水分化成氢气和氧气。选用不同的贵金属催化剂,可以在不同电解质上产生产生氢气和氧气的反响。在此原理下,SLAC和斯坦福大学科学家制作了一种由沉积在碳上的磷化钴纳米颗粒组成的催化剂,该催化剂是一种黑色粉末。然后Nel Hydrogen小组使用该催化剂代替了产氢那侧电解质上的铂催化剂。与其他催化剂相同,此种催化剂可以将其他化学物质集合在一起,并促进它们产生反响。
该磷化钴催化剂在整个测验进程中(超越1700小时)都体现得十分好,标明其可以用于日常化学反响,即可以在温度、压力和电流密度升高的极酸性条件下,长期地作业。
该项研讨的一个最重要方针便是完成该磷化钴催化剂的量产,一起保证其质量如一,即从实验组成的开始资料、用研钵和研杵磨制、让其进入烘烤炉烤制、终究将精密的黑色粉末变成一滴墨水,喷到多孔碳纸上,这整个进程都需求保证其质量安稳。终究取得的大尺度电极会被装入电解槽中进行制氢实验。
尽管铂催化剂只占PEM水电解制氢总本钱的8%,可是贵金属商场的动摇十分剧烈,可能会阻止该技能的开展。而跟着PEM水电解制氢技能不断改进,以满意燃料电池和其他使用对氢气日益增长的需求,下降和安稳其本钱将变得越来越重要。(文中图片均来自SLAC国家加速器实验室)
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