杜克大學(xué)研究新催化劑讓制氫過(guò)程無(wú)CO傷害燃料電池膜
2014-04-13 17:57:42
admin
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據(jù)中國(guó)科技網(wǎng)2013年5月23日訊 據(jù)美國(guó)每日科學(xué)網(wǎng)站5月22日（北京時(shí)間）報(bào)道，美國(guó)杜克大學(xué)的工程師在制氫反應(yīng)中使用了新催化劑。結(jié)果表明，新方法能在產(chǎn)生氫氣的同時(shí)將一氧化碳（CO）的濃度降低到接近零，而且進(jìn)行新反應(yīng)所需的溫度也比傳統(tǒng)方法低，因此更實(shí)用。研究發(fā)表在5月的《催化學(xué)報(bào)》上。
盡管氫氣在大氣中無(wú)所不在，但制造并收集分子氫用于交通運(yùn)輸和工業(yè)領(lǐng)域的成本非常高，過(guò)程也相當(dāng)復(fù)雜。目前大多數(shù)制氫方法會(huì)產(chǎn)生對(duì)人和動(dòng)物有毒的一氧化碳。
*新的一種制造可再生能源的方法，是使用從生物質(zhì)中提取的以乙醇為基礎(chǔ)的原材料，比如甲醇。當(dāng)甲醇用蒸汽處理后，會(huì)產(chǎn)生一種可用于燃料電池的富含氫氣的混合物。該研究論文的第一作者、杜克大學(xué)工程學(xué)院機(jī)械工程和材料學(xué)助理教授尼克·霍特茲說(shuō)：“這一方法的主要問(wèn)題也是會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，而且少量一氧化碳很快就能破壞對(duì)燃料電池性能至關(guān)重要的電池膜上的催化劑。”
霍特茲實(shí)驗(yàn)室的研究生提提雷約·索迪亞表示：“現(xiàn)在，人人都希望能用可持續(xù)且污染盡可能少的方法制造出有用的能源以取代化石燃料。我們的*終目的是制造出供燃料電池使用的氫。與傳統(tǒng)方法使用金納米粒子作為唯一的催化劑不同，我們的新反應(yīng)使用金和氧化鐵納米粒子的組合作為催化劑。新方法可以持續(xù)不斷地制造出氫氣，產(chǎn)生的一氧化碳濃度僅為0.002%，而副產(chǎn)品是二氧化碳和水。”
索迪亞解釋道：“人們一直認(rèn)為，氧化鐵納米粒子僅僅是盛放金納米粒子的‘容器’，金納米粒子才為反應(yīng)負(fù)責(zé)。但我們發(fā)現(xiàn)，增加氧化鐵的表面積可以顯著增加金納米粒子的催化活性。”
研究人員讓新反應(yīng)進(jìn)行了200多個(gè)小時(shí)，發(fā)現(xiàn)催化劑減少富含氫氣的混合氣體內(nèi)一氧化碳數(shù)量的能力并未下降。
索迪亞承認(rèn)：“目前，我們還不知道新反應(yīng)內(nèi)含的機(jī)制是什么。盡管金納米粒子的大小對(duì)反應(yīng)來(lái)說(shuō)非常關(guān)鍵，但未來(lái)的研究應(yīng)專注于氧化鐵粒子在化學(xué)反應(yīng)中的作用。”