韓國開發(fā)新型氫生產(chǎn)催化劑
2018年08月08日 9:25 4758次瀏覽 來源： 中國有色金屬報 分類： 新材料前沿 作者： 羅曄
近期，韓國蔚山科技大學（UNIST）宣布，自然科學部化學科的杰出教授金光洙（音譯）帶領的研究團隊采用貴金屬鉑開發(fā)出氫生產(chǎn)催化劑，催化活性也提高100倍。該項研究成果發(fā)表于能源領域的權(quán)威雜志《自然能源》（Nature?Energy）7月30日的網(wǎng)絡版。
煤炭和石油等在燃燒時會釋放出大量二氧化碳，加劇地球溫室化，氫氣與空氣中的氧氣反應，就會發(fā)電，并生成水，是一種清潔新再生能源。不過，由于氫氣生產(chǎn)技術(shù)成本高昂，并未得到普及。
為了獲得氫氣，典型的方法是將水電解，生成氧氣和氫氣，這就是“水電解反應”。這種反應需要催化劑，目前主要采用鉑，但由于鉑的儲量有限，較為稀缺，價格也居高不小，因此，需要采用可以替代鉑的其他新材料，這也正是氫能領域的研究焦點所在。
金光洙教授帶領的超功能性物質(zhì)研究團隊一直致力于尋找高效氫氣生產(chǎn)方法，Tiwari、Sultan等研究人員將碳納米管（CNT）上引入氮，并涂覆上極微量的鉑，由此開發(fā)出新型的催化劑。
正如竹節(jié)一樣，這種納米管內(nèi)部填充了鈷、鐵、銅金屬的納米粒子。這些成分相互作用后，提高了鉑的性能，由此提升了氫氣生產(chǎn)的活性。原來鉑表面捕捉氫的能量很低，水分解產(chǎn)生的氫原子相互碰撞就會形成氫氣。對此，河美蘭（音譯）研究員表示，新開發(fā)的催化劑中，各種成分相互作用，可以提高鉑的性能，捕捉氫的能量近乎為零，可以極大地提高氫氣生成效率。
明昌宇（音譯）研究員模擬了鉑原子與鉑納米團簇存在下催化活性。結(jié)果顯示，鉑原子與鉑團簇混合時，催化劑表面的導電性增大，氫氣生成效率顯著增加，這是一種全新的科學現(xiàn)象。根據(jù)這一模擬結(jié)果進行預測，催化劑復雜的表面上可以觀察到原子構(gòu)造，通過證實模擬的準確性，也可以顯著提高催化劑的活性。
金光洙教授表示，此次研究的重要性在于開發(fā)了一種大幅提高氫氣生產(chǎn)效率的全新催化劑，通過模擬并解析該物質(zhì)，設計出性能最佳的催化劑，也提出了具體的研究方向。困擾氫氣能源產(chǎn)業(yè)多年的鉑的經(jīng)濟性和效率問題也有望得到徹底解決。
責任編輯：陳巖
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