韓國開發(fā)新型氫生產催化劑
2018年08月08日 9:25 4819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)表于能源領域的權威雜志《自然能源》（Nature?Energy）7月30日的網絡版。
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，由于氫氣生產技術成本高昂，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研究團隊一直致力于尋找高效氫氣生產方法，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的活性。原來鉑表面捕捉氫的能量很低，水分解產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象。根據這一模擬結果進行預測，催化劑復雜的表面上可以觀察到原子構造，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效率的全新催化劑，通過模擬并解析該物質，設計出性能最佳的催化劑，也提出了具體的研究方向。困擾氫氣能源產業(yè)多年的鉑的經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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