中國學者水製氫有妙招 針尖讓催化劑原子“無法偷懶”
2019年06月06日16:13

原標題:中國學者水製氫有妙招 針尖讓催化劑原子“無法偷懶”

  中新社合肥6月6日電 (吳蘭 範瓊)中國科學技術大學6日消息,該校科研人員在電解水製氫研究中出妙招——巧妙設計出遍佈針尖的“松毬結構”催化劑,在保持製氫效果不變情況下,與商業鉑碳催化劑相比,鉑金屬的用量僅約原來的七十五分之一。

  相關成果近日在線發表在《自然·能源》上。

  氫能作為一種高效清潔可再生能源是當前各界關注的熱點,電解水製氫由於零汙染、零排放的優勢而受到越來越多研究者注意。如何製出新型價廉高效催化劑成為關鍵一環。

  目前按照傳統方式製造的鉑催化劑,催化過程一般發生在催化劑表面,表層鉑原子“忙得團團轉”,內層鉑原子卻“無所事事”。

  中國科學技術大學宋禮教授和江俊教授課題組合作,將之前扁平催化劑局限在二維平面反應改造成三維立體反應,形成一個表面滿是針尖的“球”,每個針尖都是一個單原子鉑,保證每個鉑原子都在“生產一線”,使其“無法偷懶”。

  江俊表示,理論模擬發現,彎曲的球面會在尖端鉑原子處形成非常強的局域電場,相當於給鉑原子腳上加了一個加速履帶,可以進一步增強催化效率。

  測試結果表明,當電解溶液中的反應物通過一顆顆的表面遍佈針尖的“松毬結構”時,形成氫氣的速率大大增加。宋禮說:“在產氫量相同的情況下,我們設計的催化劑只需要一份鉑,而傳統商業鉑碳催化劑則需要約七八十份,很大程度上降低了催化劑成本。”

  據科研人員介紹,鉑金屬在電化學製氫反應中擁有很重要的地位,這一研究最大限度地減少鉑用量且並未影響製氫效果,有望實現規模化應用。(完)

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