杜克大學研究新催化劑讓制氫過程無CO傷害燃料電池膜
2014-04-13 17:57:42
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據中國科技網2013年5月23日訊 據美國每日科學網站5月22日（北京時間）報道，美國杜克大學的工程師在制氫反應中使用了新催化劑。結果表明，新方法能在產生氫氣的同時將一氧化碳（CO）的濃度降低到接近零，而且進行新反應所需的溫度也比傳統方法低，因此更實用。研究發表在5月的《催化學報》上。
盡管氫氣在大氣中無所不在，但制造并收集分子氫用于交通運輸和工業領域的成本非常高，過程也相當復雜。目前大多數制氫方法會產生對人和動物有毒的一氧化碳。
*新的一種制造可再生能源的方法，是使用從生物質中提取的以乙醇為基礎的原材料，比如甲醇。當甲醇用蒸汽處理后，會產生一種可用于燃料電池的富含氫氣的混合物。該研究論文的第一作者、杜克大學工程學院機械工程和材料學助理教授尼克·霍特茲說：“這一方法的主要問題也是會產生一氧化碳，而且少量一氧化碳很快就能破壞對燃料電池性能至關重要的電池膜上的催化劑。”
霍特茲實驗室的研究生提提雷約·索迪亞表示：“現在，人人都希望能用可持續且污染盡可能少的方法制造出有用的能源以取代化石燃料。我們的*終目的是制造出供燃料電池使用的氫。與傳統方法使用金納米粒子作為唯一的催化劑不同，我們的新反應使用金和氧化鐵納米粒子的組合作為催化劑。新方法可以持續不斷地制造出氫氣，產生的一氧化碳濃度僅為0.002%，而副產品是二氧化碳和水。”
索迪亞解釋道：“人們一直認為，氧化鐵納米粒子僅僅是盛放金納米粒子的‘容器’，金納米粒子才為反應負責。但我們發現，增加氧化鐵的表面積可以顯著增加金納米粒子的催化活性。”
研究人員讓新反應進行了200多個小時，發現催化劑減少富含氫氣的混合氣體內一氧化碳數量的能力并未下降。
索迪亞承認：“目前，我們還不知道新反應內含的機制是什么。盡管金納米粒子的大小對反應來說非常關鍵，但未來的研究應專注于氧化鐵粒子在化學反應中的作用。”