PDF《低温高效甲醇水液相重整产氢催化剂的开发与研究》

b .WG S过程.

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0 中国科学基金2018年 进一步的程序升温表面反应和密度泛函理论( D F T) 计算表明,Pt/αGMo C 催化甲醇水液相重整是一个双中心反应.其中,甲醇和水的氧氢键解离发生在载体碳化钼上,原子级分散的铂催化甲醇的碳氢键解离;

甲醇解离产物CO在PtGMo界面处与Mo C 表面高覆盖度的羟基发生水汽变换反应转化为CO2[11] . 在双中心的协同作用下,各基元步骤较低的能垒和速率的高度匹配是Pt/αGMo C 催化剂表现出优异催化性能的根本原因.在催化产氢 成本上, 原子级分散的铂能最大限度地 提高贵金属的利用率. 以现有产氢活性估算, 仅需含 有6g铂的该催化剂即可使产氢速率达到1k g H

2 / h,基本满足商用车载燃料电池组的需求[

1 2] .以目前甲醇市场 价格计算, 采用此技术路径储放氢气, 氢燃料电池汽车每百公里燃料价格仅需 约13元, 而加60―8 0L 甲醇可供家用小轿车 行驶600―9

0 0k m. 总之, 我们的研究工作开发了 一个全新的低温高效甲醇水液相重整产氢催化体系, 为氢气的低温制备和存储提供了新思路.

3 结论与展望 本研究工作构建了低 温高效甲醇水液相重整催化剂, 为以甲醇为储氢平台分子经燃料电池转化 为电能的利用途径提供了技术支持, 为燃料电池的 原位供氢提供了新思路.P t G α G M o C 的强相互作用 不仅促进了负载金属铂形成原子级分散, 最大限度 地利用了催化剂的活性位;

更调控了催化剂的电子 性质, 对催 化剂出色的催化活性起了至关重要的作用. 美国化学 会C&

E N e w s 杂志以 氢能源: 制 备氢燃料新过程 ( N e wp r o c e s s f o rg e n e r a t i n gh y G d r o g e nf u e l ) 为题对该工作进行了亮点报道. 特 拉华大学能源中心主任 D i o nV l a c h o s教授评论这个新过 程 在反应性能上处在技术前沿 (hasa t e c h n o l o g i c a l e d g e ) ;

而德 国莱布尼兹催化所所长MatthiasB e l l e r教授 认为这个催化体系是一个重大突 破(Bellerc a l l s M a ? sc a t a l y s t am a j o rb r e a k G t h r o u g h ) .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. 参考文献[1]SchlapbachL, Z ü t t e lA. H y d r o g e n G s t o r a g em a t e r i a l s f o rm o G b i l ea p p l i c a t i o n s .N a t u r e ,

2 0

0 1,

4 1 4(

6 8

6 1 ) :

3 5 3―3

5 8. [

2 ] C r a b t r e eGW, D r e s s e l h a u sM S , B u c h a n a nMV. T h eh y d r o G g e ne c o n o m y . P h y s i c sT o d a y ,

2 0

0 4,

5 7 (

1 2 ) :

3 9―4 4. [

3 ] Am p h l e t t J C, C r e b e rK, D a v i s J M, e t a l . H y d r o g e np r o d u c G t i o nb ys t e a mr e f o r m i n go fm e t h a n o l f o rp o l y m e re l e c t r o l y t e f u e l c e l l s . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fH y d r o g e nE n e r g y ,

1 9

9 4,

1 9(

2 ) :

1 3 1―1

3 7. [

4 ] S t e e l eB C,H e i n z e lA.M a t e r i a l sf o rf u e l G c e l lt e c h n o l o g i e s . N a t u r e ,

2 0

0 1,

4 1 4:

3 4 5―3

5 2. [

5 ] C o r t r i g h tR D, D a v d aR R, D u m e s i c J A.H y d r o g e nf r o mc a t G a l y t i cr e f o r m i n go fb i o m a s s G d e r i v e d h y d r o c a r b o n si nl i q u i d w a t e r .N a t u r e ,

2 0

0 2,

4 1 8(

6 9

0 1 ) :

9 6 4―9

6 7. [

6 ] N i e l s e nM,A l b e r i c oE,B a u m a n n W, e ta l .L o w G t e m p e r a G t u r ea q u e o u s G p h a s e m e t h a n o ld e h y d r o g e n a t i o nt oh y d r o g e n a n dc a r b o nd i o x i d e .N a t u r e ,