中国科学家催化产氢研究获重大突破

中国科学家催化产氢研究获重大突破

氢是一种能量密度很高的清洁可再生能源，但其存储和输运一直以来都是阻碍氢能大规模应用的瓶颈。由北京大学化学与分子工程学院主导的科学团队，采用铂-碳化钼双功能催化剂实现对水和甲醇的高效活化，在低温下获得了极高的产氢效率。据称，此催化体系有望作为下一代高效储放氢的新体系得到应用。

氢燃料电池是目前最具潜力的新一代能量提供系统之一，它将化学能高效转化为电能，被广泛用于航空航天、汽车等多领域。由于氢气化学性质活泼，氢气的储存就成为氢燃料电池应用的关键。然而，目前氢气的储运技术仍存在安全性差、价格昂贵、存储容量有限等问题。

针对这些不足，一种可能的解决方案是将氢气存储于液体甲醇中，通过水和甲醇的反应放出氢气供燃料电池使用，在释放出甲醇中存储的氢气的同时也活化等摩尔的水而释放出额外的氢气。

为此，北京大学化学与分子工程学院马丁课题组联合来自中国科学院大学、中科院山西煤炭化学研究所、大连理工大学等多位研究人员，针对甲醇和水的液相制氢反应的特点，采用铂-碳化钼双功能催化剂实现了对水和甲醇的高效活化。

研究团队发现，将碳化钼负载的金属铂催化剂应用于甲醇和水液相反应，随着温度升高，催化剂表现出超高的产氢活性，较传统催化剂提升了近两个数量级。仅以产氢活性估计，该催化剂已基本达到商用车载燃料电池组的需求，仅需6克铂即可使产氢速率达到每小时1公斤氢气。

研究人员估测，以目前甲醇市场价格2600元/t计算，采用此路径储放氢气，氢燃料电池汽车每百公里燃料价格仅需约14元，而加60～80 L甲醇可供家用小轿车行驶600～1000 km。

据悉，该研究成果目前已申请专利，并于近日发表于《自然》杂志上。该研究工作构建了化学高效储放氢的新体系，为以甲醇为储氢介质实现氢能的储存和输运提供了新的思路。德国莱布尼茨催化所所长、科学家马蒂亚斯·贝勒评价，此项研究是在氢气的存储和输送领域的一个“重大突破”，此类催化剂还有望在其他水相重整制氢过程，如生活废水、乙醇等原料的催化产氢中发挥优势作用。