北大馬丁課題組催化產(chǎn)氫研究取得重大突破

  最近，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院馬丁課題組與中國(guó)科學(xué)院大學(xué)周武、中國(guó)科學(xué)院山西煤化所/中科合成油溫曉東以及大連理工大學(xué)石川等課題組合作，針對(duì)甲醇和水液相制氫反應(yīng)的特點(diǎn)，發(fā)展出一種新的鉑-碳化鉬雙功能催化劑，在低溫下（150-190^oC）獲得了極高的產(chǎn)氫效率。金屬鉑（Pt）與碳化鉬（MoC）基底之間存在著非常強(qiáng)的相互作用，使得鉑以原子級(jí)分散在碳化鉬納米顆粒表面，構(gòu)筑出高密度的原子尺度催化活性中心。水的活化在碳化鉬中心完成，而甲醇活化發(fā)生在鉑中心。原子級(jí)高度分散的Pt中心和碳化鉬基底之間的協(xié)同作用能夠在兩者界面實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)中間體的高效活化，從而使得整個(gè)催化劑在甲醇和水液相反應(yīng)中表現(xiàn)出超高的產(chǎn)氫活性，在150攝氏度就能以2,276 mol_H2/(mol_Pt*h)的反應(yīng)速率釋放氫氣，進(jìn)一步提高溫度至190攝氏度，放氫速率可達(dá)18,046 mol_H2/(mol_Pt*h)，較傳統(tǒng)鉑基催化劑活性提升了近兩個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)，原子級(jí)分散的特點(diǎn)能最大限度地提高貴金屬鉑的利用率，以產(chǎn)氫活性估計(jì)，僅需含有6克鉑的該催化劑即可使產(chǎn)氫速率達(dá)到1 kg_H2/h，基本滿(mǎn)足商用車(chē)載燃料電池組的需求。以目前甲醇市場(chǎng)價(jià)格（2,400元/噸）計(jì)算，采用此技術(shù)路徑儲(chǔ)放氫氣，氫燃料電池汽車(chē)每百公里燃料價(jià)格僅需約13元，而加60-80升甲醇可供家用小轎車(chē)行駛600-1,000公里。該研究工作構(gòu)建了新的化學(xué)高效儲(chǔ)放氫體系，為燃料電池的原位供氫提供了新的思路，并有望作為下一代高效儲(chǔ)放氫新體系得到應(yīng)用。
相關(guān)產(chǎn)品：氫氣應(yīng)用