科技日報記者 陸成寬
氫能是未來能源體系的重要組成部分,如何實現(xiàn)高效穩(wěn)定、低成本制氫是能源科技的關(guān)鍵課題。記者17日從中國科學(xué)院大學(xué)獲悉,來自該校和北京大學(xué)的聯(lián)合科研團隊成功研發(fā)出一種超長壽命、高效制氫新技術(shù)。該技術(shù)通過在鉑基催化劑表面覆蓋特殊保護層,使催化劑在制氫反應(yīng)中能夠連續(xù)工作超1000小時。這一突破讓低成本大規(guī)模制氫成為可能。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然》雜志。
現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中,催化技術(shù)承載著八成以上化工品生產(chǎn),堪稱產(chǎn)業(yè)命脈。在催化研究中,高活性與高穩(wěn)定性,仿佛魚與熊掌難以兼得。許多高活性催化劑雖能大幅提升反應(yīng)效率,卻常因結(jié)構(gòu)崩塌和活性成分流失而快速失活?!氨热纾诩状?水重整制氫研究中,如何在保持催化劑高活性的同時顯著提升其穩(wěn)定性,已成為該領(lǐng)域亟待突破的關(guān)鍵科學(xué)難題?!闭撐墓餐ㄓ嵶髡?、中國科學(xué)院大學(xué)教授周武說。
在這項研究中,科研人員為破解催化劑穩(wěn)定性瓶頸,開發(fā)了一種新技術(shù):通過在鉑基催化劑表面構(gòu)建稀土氧化物納米覆蓋層,形成納米級“保護盾”。這種結(jié)構(gòu)可選擇性覆蓋載體表面的冗余位點,實現(xiàn)對關(guān)鍵催化劑界面的精準保護。實驗數(shù)據(jù)顯示,在甲醇-水重整制氫反應(yīng)中,該新型催化劑成功穩(wěn)定工作超過1000小時。更令人驚嘆的是,該催化劑的活性超高,實現(xiàn)了超過1500萬的催化轉(zhuǎn)化數(shù)。
周武表示,這項研究突破了催化科學(xué)中的穩(wěn)定性瓶頸,首次在不降低催化劑活性的前提下,實現(xiàn)了高穩(wěn)定性的界面催化劑設(shè)計,為貴金屬催化劑的低成本、高穩(wěn)定性應(yīng)用提供了可行方案,預(yù)計未來將在綠色能源、氫燃料電池等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
(受訪單位供圖)