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中国学者水制氢有妙招 针尖让催化剂原子“无法偷懒”

作者:医苑助孕时间:2019-06-09 23:00:24热度:96889
中新社合肥6月6日电(吴兰范琼)中国科学技术大学6日消息,该校科研人员在电解水制氢研究中出妙招——巧妙设计出遍布针尖的“松球结构”催化剂,在保持制氢效果不变情况

  中新社合肥6月6日电 (吴兰 范琼)中国科学技术大学6日消息,该校科研人员在电解水制氢研究中出妙招——巧妙设计出遍布针尖的“松球结构”催化剂,在保持制氢效果不变情况下,与商业铂碳催化剂相比,铂金属的用量仅约原来的七十五分之一。

  相关成果近日在线发表在《自然·能源》上。

电解溶液通过表面布满针尖的催化剂“松球”时,产氢效率大大提高。/李进图 中国科大供图
电解溶液通过表面布满针尖的催化剂“松球”时,产氢效率大大提高。/李进图 中国科大供图

  氢能作为一种高效清洁可再生能源是当前各界关注的热点,电解水制氢由于零污染、零排放的优势而受到越来越多研究者注意。如何制出新型价廉高效催化剂成为关键一环。

  目前按照传统方式制造的铂催化剂,催化过程一般发生在催化剂表面,表层铂原子“忙得团团转”,内层铂原子却“无所事事”。

  中国科学技术大学宋礼教授和江俊教授课题组合作,将之前扁平催化剂局限在二维平面反应改造成三维立体反应,形成一个表面满是针尖的“球”,每个针尖都是一个单原子铂,保证每个铂原子都在“生产一线”,使其“无法偷懒”。

电解溶液通过表面布满针尖的催化剂“松球”时,产氢效率大大提高。/李进图 中国科大供图
电解溶液通过表面布满针尖的催化剂“松球”时,产氢效率大大提高。/李进图 中国科大供图

  江俊表示,理论模拟发现,弯曲的球面会在尖端铂原子处形成非常强的局域电场,相当于给铂原子脚上加了一个加速履带,可以进一步增强催化效率。

  测试结果表明,当电解溶液中的反应物通过一颗颗的表面遍布针尖的“松球结构”时,形成氢气的速率大大增加。宋礼说:“在产氢量相同的情况下,我们设计的催化剂只需要一份铂,而传统商业铂碳催化剂则需要约七八十份,很大程度上降低了催化剂成本。”

  据科研人员介绍,铂金属在电化学制氢反应中拥有很重要的地位,这一研究最大限度地减少铂用量且并未影响制氢效果,有望实现规模化应用。(完)