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中國(guó)科學(xué)家在氫氣存儲(chǔ)和輸運(yùn)研究領(lǐng)域取得重要突破

2017-03-25 17:18 來源: 新華社
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新華社北京3月25日電(記者 魏夢(mèng)佳)氫是一種能量密度很高的清潔可再生能源,但其存儲(chǔ)和輸運(yùn)一直以來都是阻礙氫能大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。由北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院主導(dǎo)的科學(xué)團(tuán)隊(duì),采用鉑-碳化鉬雙功能催化劑實(shí)現(xiàn)對(duì)水和甲醇的高效活化,在低溫下獲得了極高的產(chǎn)氫效率。據(jù)稱,此催化體系有望作為下一代高效儲(chǔ)放氫的新體系得到應(yīng)用。

氫燃料電池是目前最具潛力的新一代能量提供系統(tǒng)之一,它將化學(xué)能高效轉(zhuǎn)化為電能,被廣泛用于航空航天、汽車等多領(lǐng)域。由于氫氣化學(xué)性質(zhì)活潑,氫氣的儲(chǔ)存就成為氫燃料電池應(yīng)用的關(guān)鍵。然而,目前氫氣的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)仍存在安全性差、價(jià)格昂貴、存儲(chǔ)容量有限等問題。

針對(duì)這些不足,一種可能的解決方案是將氫氣存儲(chǔ)于液體甲醇中,通過水和甲醇的反應(yīng)放出氫氣供燃料電池使用,在釋放出甲醇中存儲(chǔ)的氫氣的同時(shí)也活化等摩爾的水而釋放出額外的氫氣。

為此,北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院馬丁課題組聯(lián)合來自中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、中科院山西煤炭化學(xué)研究所、大連理工大學(xué)等多位研究人員,針對(duì)甲醇和水的液相制氫反應(yīng)的特點(diǎn),采用鉑-碳化鉬雙功能催化劑實(shí)現(xiàn)了對(duì)水和甲醇的高效活化。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),將碳化鉬負(fù)載的金屬鉑催化劑應(yīng)用于甲醇和水液相反應(yīng),隨著溫度升高,催化劑表現(xiàn)出超高的產(chǎn)氫活性,較傳統(tǒng)催化劑提升了近兩個(gè)數(shù)量級(jí)。僅以產(chǎn)氫活性估計(jì),該催化劑已基本達(dá)到商用車載燃料電池組的需求,僅需6克鉑即可使產(chǎn)氫速率達(dá)到每小時(shí)1公斤氫氣。

研究人員估測(cè),以目前甲醇市場(chǎng)價(jià)格每噸2600元每噸計(jì)算,采用此路徑儲(chǔ)放氫氣,氫燃料電池汽車每百公里燃料價(jià)格僅需約14元,而加60升至80升甲醇可供家用小轎車行駛600公里至1000公里。

據(jù)悉,該研究成果目前已申請(qǐng)專利,并于近日發(fā)表于《自然》雜志上。該研究工作構(gòu)建了化學(xué)高效儲(chǔ)放氫的新體系,為以甲醇為儲(chǔ)氫介質(zhì)實(shí)現(xiàn)氫能的儲(chǔ)存和輸運(yùn)提供了新的思路。德國(guó)萊布尼茨催化所所長(zhǎng)、科學(xué)家馬蒂亞斯·貝勒評(píng)價(jià),此項(xiàng)研究是在氫氣的存儲(chǔ)和輸送領(lǐng)域的一個(gè)“重大突破”,此類催化劑還有望在其他水相重整制氫過程,如生活廢水、乙醇等原料的催化產(chǎn)氫中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)作用。

【我要糾錯(cuò)】責(zé)任編輯:白宛松
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