@ 2015.08.23 , 17:34

一块能够催化水产生氢的布

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电解水是比较原始的制氢方法,氢气也是十分清洁的燃料之一,现代化学多采用光催化分解氢的工艺,不同的是采用的催化剂都是各种钛化合物,这种催化剂的成本是十分昂贵的,并且在水中很难保持稳定性。来自新加坡和□□的一个联合团队已经开发出一种廉价的涂层,通过在纺织材料上涂抹这种低成本的催化剂,就能够进行反应生成氢气,将这种纺织物放入水中,甚至海水中都能够发生反应生成氢气。相关的研究结果发表在本月21号的《Science Advances》杂志上。

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虽然用于催化产生氢气的最佳材料是铂,但是成本确十分昂贵和稀缺,比如有很多被戴在了女性的手上和身上。这就大大的限制了大规模的氢气生产。相反,研究人员开始使用硫化钼作催化剂,而地球上这两种元素的的储备分别是铂的100000和300倍。

一百克的纯钼的成本约为44美元,而今天100g铂的浮动价格约为3211.86,美元。来自南洋理工的材料学家Bin Liu描述材料的成本价格时说到。

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通常,二硫化钼并不适合用于催化产生氢气,最新的研究表明,二硫化钼的平面催化活性并不高,但是他的“边缘”的活性却极高。

研究人员尝试将这种材料合成到碳纤维布料上,一是起支撑作用,另外还能增强材料的灵活性,并保证物理和化学上的稳定性。此外,碳纤维还具有良好的导电性,有助于在生成氢气反应时通过加入微弱电流提高反应的量。

通常,氢催化反应时需要酸性溶液来释放质子,也就是常规的氢催化需要酸性溶液环境。而是用这种纺织物进行反应时只需要普通的水就能反应了,不过还需要200毫伏(millivolts)的电流,在海水条件下也能够成功反应。

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这种催化剂的反应效率差不多和目前的其他方案相差无几,但是如果考虑到持久性,这种新型的材料在水中反应1小时之后,稳定性要比铂催化剂高出6倍。

Liu还指出,非贵金属催化剂的氢气产生效率要比贵金属催化剂更高,这使得二硫化钼已经被广泛的用于工业生产,除了制氢,还被用于润滑油和石油的炼制,相关的工艺可以用于大规模生产。所以,这种材料也被认为是潜在的可以用于大规模制氢的备选催化剂之一。这种材料的灵活性以及机械强度使得它能够比较方便的集成到现有的氢发生器中,用于生产。

他们还指出,除了生产出的氢气,别忘了还有氧气,所以他们还要研制能够在普通水环境中生产氧气的高效催化剂。另外,他们希望通过更改编织物的结构来提高接触面积,以及尝试其他的元素来进一步提高反应效率。

本文译自 IEEE Spectrum,由译者 邻家乖蜀黍 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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