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中国科学家在氢气存储和输运研究领域取得重要突破

新华社北京3月25日电(记者魏孟佳)氢气是一种清洁可再生能源,具有高能量密度,但其储存和运输一直是阻碍氢能大规模应用的瓶颈。 北京大学化学与分子工程学院领导的科研团队利用铂钼碳化物双功能催化剂实现了水和甲醇的高效活化,在低温下获得了极高的制氢效率。 据说这种催化系统有望成为新一代高效储氢和释氢系统。

氢燃料电池是目前最有潜力的新一代能源供应系统之一。它将化学能高效地转化为电能,并广泛应用于航空空航空航天、汽车等许多领域。 由于氢的活性化学性质,氢的储存成为氢燃料电池应用的关键。 然而,目前的氢气储运技术仍然存在安全性差、价格高、储存容量有限等问题。

为了解决这些不足,一种可能的解决方案是将氢气储存在液态甲醇中,并通过水和甲醇的反应释放氢气用于燃料电池。在释放储存在甲醇中的氢的同时,它也激活等摩尔水释放额外的氢。

为此,北京大学化学与分子工程学院的马丁研究团队,会同中国科学院大学、中国科学院山西煤炭化学研究所、大连理工大学等的研究人员。根据甲醇和水液相制氢反应的特点,采用铂-碳化钼双功能催化剂实现了水和甲醇的高效活化

研究小组发现碳化钼负载的金属铂催化剂用于甲醇和水的液相反应。随着温度的升高,催化剂表现出极高的制氢活性,比传统催化剂高近两个数量级。 仅根据制氢活性的估计,该催化剂基本上满足商用车载燃料电池堆的要求,并且仅需要6克铂就能使制氢速率达到每小时1千克氢气。

研究人员估计,使用这条路线以目前每吨甲醇2600元的市场价格储存氢气,氢燃料电池汽车每100公里燃料仅需14元左右,而添加60至80升甲醇可以让家用汽车行驶600至1000公里。

据报道,该研究成果已获专利,最近发表在《自然》杂志上。 研究工作建立了一个化学高效储氢和释氢的新体系,为以甲醇为储氢介质的储氢和运输提供了新思路。 德国莱布尼茨催化研究所主任科学家马蒂亚斯贝勒(Matias Baylor)评论说,这项研究是储氢和运输领域的“重大突破”。这种催化剂也有望在水相重整的其它制氢过程中发挥有利的作用,例如催化生产生活废水、乙醇和其它原料的氢气。