阐述新型水电解催化剂降低投入成本

2016-07-08

        在许多人看来,化学试剂氢最有希望成为取代化石燃料的能源。然而,传统生产纯氢的方式因面临着诸多问题而束缚了化学试剂氢能的潜力,这些问题包括,生产氢时会产生大量的二氧化碳,并且需要白金等稀少且昂贵的化学试剂物质。
 
        如今上述情况或许即将发生根本改变,其原因是美国能源部布鲁克海文国家实验室的科学家通过研究,开发出了新的用于电解水的化学试剂电催化剂。它采用相对廉价的材料解决了从清洁水中获取氢气的问题之一。他们研发的镍钼氮化物催化剂为纳米片状结构,开启了新的有效氢催化模式。
 
        水是生产纯氢的理想资源,它不仅储量丰富,而且在生产化学试剂氢的过程中不会排放温室效应气体。然而,电解水产出氢和氧的过程需要外加电能和有效破坏水分子化学试剂键的催化剂。通常,人们在获得氢气的同时,希望外加的用于帮助电化学反应的能量尽可能地少。
 
        对于能促进电解水效率的催化剂而言,它必须同时具有经久耐用、活性极高和表面积大的特点。构成化学试剂的元素与氢的亲和力的强弱决定了电解水反应的能力:亲和力太弱,反应则无法进行;亲和力太强,起始活性将使催化剂中毒。
 
        在以前的化学试剂的实践过程中,人们认识到白金电催化方法分解水生产氢具有相当高的效率。但是,令人遗憾的是白金化学试剂催化剂的成本在不断上升,白金(现在的价格在1千克5万美元左右)和其他贵重金属的高价让投资者驻足观望。开始时,他们的目标是将一种与氢的亲和力很弱的非贵重金属与另外一种与氢的亲和力很强的非贵重金属混合,获得活性高且稳定的催化剂,并将目光锁定在储量丰富且价格便宜的金属镍和钼上。两者组合起来后,价格要比白金的价格低1000倍。当然,对于能源化学试剂催化剂来说,人们常常更多考虑的是性能而不是价格。

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