澳洲高校研发更便宜催化剂 可快速分解水制氢供氢动力汽车使用

发布时间:2020-02-04
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澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)领导的一个科学家研究小组展示了一种更便宜、更可持续的方法以制造氢气,为氢动力汽车提供动力。

据外媒报道,澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)领导的一个科学家研究小组展示了一种更便宜、更可持续的方法以制造氢气,为氢动力汽车提供动力。

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(图片来源:新南威士大学)

悉尼新南威士大学、格里菲斯大学(Griffith University)与斯威本理工大学(Swinburne University of Technology)科学家们的研究表明,可采用铁和镍等低成本催化剂,通过从水中将氢氧分离,以捕获氢气,此类催化剂不仅会加速该化学反应,还会消耗较少的能量。

至今为止,人们普遍认为“水分解”过程中的标准催化剂是贵金属钌、铂和铱,而现在地球上储量丰富的铁和镍将能够取代此类贵金属。

新南威尔士大学化学系教授Chuan Zhao表示,在水分解的过程中,两个电极将对水施加电荷,让氢气从水(水由氢与氧构成)中分离出来,成为燃料电池的能量来源。

Zhao教授表示:“我们会在电极上涂覆该催化剂,以减少能源消耗(因为加快了化学反应)。在该催化剂上,有一个微小的纳米级界面,让铁原子和镍原子能够相遇,成为分解水的活性位点。因而,氢可以从水中分离出来成为燃料,而氧可以作为一种环保型废物被释放出来。”

2015年,Zhao教授团队研发了一种镍铁电极,制造氧气的效率创造了记录。不过,Zhao教授表示,就镍铁本身而言,并不是制造氢气最好的催化剂,不过,纳米大小的镍铁却能够创造奇迹。纳米级界面从根本上改变了此类材料的性质,研究结果表明,镍铁催化剂在制氢方面与铂催化剂一样活跃。

此外,镍铁电极可以同时催化产生氢气和氧气,因此,不仅可以利用地球上丰富的元素来降低生产成本,还能够用一种催化剂完成两种催化剂的任务,从而降低成本。

快速看看现在的金属价格,你就会明白为何该技术可能成为变革技术,以加速向氢经济过渡。目前,铁和镍的价格分别为每公斤0.13美元(约合0.91元人民币)和19.65美元(约合137.50元人民币),而钌、铂和铱的价格则分别为每克11.77美元(约合82.36元人民币)、42.13美元(约合294.81元人民币)和69.58美元(约合486.89元人民币),换句话说,此类贵金属的价格比铁和镍贵了数千倍。

Zhao教授表示,如果该种水分解技术得到了进一步发展,则有一天可能会出现像如今加油站一样的加氢站,可以利用水分解反应生产的氢气为氢燃料汽车提供动力。与利用锂电池提供动力的电动汽车相比,加氢只需在几分钟内就可完成。

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