一组科学家日本可持续资源科学中心(csr)在日本由Ryuhei中村已经发现了一亚博老虎机网登录种新的实用的和可持续的方法从水生成氢气。相反,当前的方法,新方法不需要短期供应或昂贵的稀有金属。
这个示意图显示了可持续的氢气生产的概念。电力来自可再生能源(太阳能、风能)是用来把水分解成氢和氧(电解)。氢可以用作燃料,从氨,使肥料和其他行业。图片来源:日本。
相反,农业化肥和氢燃料电池可以使用锰和钴,现在产生了两个同样常见的金属。这项研究发表在催化性质。
氢是一种清洁燃料,产生水作为它唯一的副产物,与传统的化石燃料燃烧产生二氧化碳。能源网可再生、清洁和可持续如果从水中氢可以检索可再生电力的使用。
此外,氢是重要的成分要求在生产用于几乎所有的氨合成肥料。然而,而不是从水中提取氢气清洁、氨工厂现在利用化石燃料生成氢需要。
电解的不可持续的和昂贵的性质-氢抽提过程可能是一个原因。
这主要是由于缺乏良好的催化剂。除了能够承受严酷的酸性环境,必须非常活跃的催化剂。如果不是,所需的数量的电反应生成氢气给定数量的猛增,和,那么成本。
Ryuhei中村、研究铅、可持续资源中心科学、日本亚博老虎机网登录
目前,稀有金属铂和铱等最活跃的催化剂对水的电解,创建一个两难困境,因为它们是昂贵的和被视为“濒危物种”金属。
现在,铱的生产大约800年—这可能是不可能的存在,需要切换地球氢燃料。相反,丰富的金属,如铁和镍,不够活跃,并立即解散的环境严酷的酸性电解。
科学家们认为混合钴和锰氧化物在追求一个更好的催化剂。钴氧化物可以活动所需的反应但迅速腐蚀的酸性环境。锰氧化物相比更加稳定,但并不活跃。
通过混合,科学家预计将受益于他们的互补特性。科学家们还考虑实际应用的高电流密度要求外的实验室环境。
氢工业规模生产,我们需要将我们的研究的目标电流密度大约10到100倍以前用于实验。大电流导致许多问题,如物理分解的催化剂。
霜,Co-First作者、可持续资源中心科学、日本亚博老虎机网登录
因此,他们克服了这些问题,通过反复试验,发现一个稳定和活跃的催化剂通过引入锰尖晶石晶格的有限公司3O4,形成了混合钴锰氧化物有限公司2MnO4。
经评估,这是显示有限公司2MnO4功能很好。附近的激活水平的先进铱氧化物。此外,新的催化剂呆了两个多月的电流密度每平方厘米200毫安级,这可能让实用有效。
新electrocatalyst可以改变与其他non-rare金属催化剂相比,通常只能持续几天或几周较低的电流密度。
我们取得了让科学家迷惑了几十年。制氢用丰富的金属制成的高活性催化剂和稳定。从长远来看,我们认为,这是一个巨大的一步创建一个可持续的氢经济。与其他可再生能源技术,如太阳能电池和风力发电,我们期望绿色氢技术的成本下降在不久的将来越来越多的进步。
研究Co-First作者Ailong Li)可持续资源中心科学、日本亚博老虎机网登录
想办法扩大新的催化剂的生命周期和增强其活动水平进一步在实验室下一步。”总有改进的余地中村总结道,“我们继续争取non-rare金属催化剂匹配当前铱、铂催化剂的性能。”
期刊引用:
李、。等。(2022)加强氧气氧化钴尖晶石对可持续发展的稳定的酸。催化性质。doi.org/10.1038/s41929 - 021 - 00732 - 9。
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