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中国科大研制新型催化剂降低电解水制氢成本

来源:光明日报 2019-06-10 14:07中投投资咨询网 A-A+

   能源是文明永恒的主题,氢能作为一种高效的清洁可再生能源更是本世纪的一大时时彩如何赚钱。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的注意。作为其中关键的一环,各种新型催化材料也层出不穷。近日,中国科学时时彩怎么赚钱大学的宋礼教授和江俊教授合作,推陈出新,独辟蹊径,利用催化效果最好的铂金属巧妙设计了遍布针尖的“松球结构”催化剂,在保持催化制氢效果不变的情况下,与商业铂碳催化剂相比,铂金属的用量降低了近75倍,大大降低了催化剂的成本。相关成果在线发表在6月3日的《自然·能源》上。

  宋礼教授课题组想到了一个好办法,能够最大化地使铂原子处于催化剂的表面。首先,相对于之前的研究,他们选择了单位质量下拥有最大表面的球形,将之前扁平的催化剂都做成一颗颗“球”,将以前局限在二维平面的反应改造成了三维立体的反应。曾经的一间小平房被改造成了一个球形小高层,可容纳的人数——也就是可以发生反应的场地大大增加了。同时,每个铂原子都位于球形的表面,保证了它们都在“生产一线”。这样催化剂形成了一个表面满是针尖的“球”,每个针尖都是一个单原子铂,没有“人”可以“躲”在后面偷懒。江俊教授说:“这个设计还带来一个惊喜的附加效果,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。”

  审稿人高度评价:“这是一项关于单原子催化剂的相当复杂的研究,作者通过维度设计来调节电荷和局部电场,提高铂原子的催化作用。我很欣赏这些有趣的想法。”

  铂金属在电化学制氢反应中拥有很重要的地位,本工作最大限度地减少铂用量但并未影响制氢反应催化效果,有望实现规模化应用;同时深入理解了催化剂效果与结构之间的联系,为进一步优化催化剂的性能指明了方向。

关键词:新型催化剂 电解水制氢
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