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燃料电池乙醇蒸汽重整—克服主要障碍

乙醇蒸汽重整是一个过程,通过分解生物乙醇可以在燃料电池系统内直接产生氢气-所需要的只是催化剂。该方法的主要吸引力在于,它将允许继续使用我们当前的汽油输送基础设施,而无需新的基础设施。但是,该方法仍然存在一些问题-主要是它的“多个反应路径”可能导致产生有毒的一氧化碳副产物,进而破坏燃料电池膜这一事实。

图片来源:铑通过维基共享资源

但是,现在,新加坡A * STAR化学与工程科学研究所的研究人员可能终于找到了解决该问题的方法-一种新型的金属催化剂,可以在比以前低50°C的温度下消除乙醇衍生的H2中的CO排放催化剂。

A * STAR的新闻稿详细介绍了以下内容:

低温乙醇蒸汽重整提高了车载燃料处理的安全性和效率,但需要谨慎选择催化剂。铑(Rh)是一种相对稀少的过渡金属,由于其针对乙醇的碳-碳键(醇中最难分解的部分)而受到化学家的关注。但是,当蒸汽重整条件降至350°C以下时,Rh催化剂往往会生成CO和甲烷副产物。

林煌,林建义和新加坡A * STAR化学与工程科学研究所的同事研究了他们是否可以用钴(Co)解决Rh的缺点,钴是一种价格较低的过渡金属,在低温下对H2的生产具有很高的选择性。他们研究了Co是否可以在纳米结构的氧化物表面上与Rh结合生成双组分催化剂。尽管制备混合催化剂是相对简单的,但要找到能最大限度地提高两种金属的效率以进行有效蒸汽重整的催化剂并不容易。因此,研究小组研究了不同的金属前体如何在支撑表面上实现Rh和Co原子之间的理想相互作用。

他们的实验表明,由羰基金属前体制备的由Rh和Co组成的催化剂可在300℃以下的低温下高收率地产生非常干净的H2,并且不会排放任何CO。根据Huang的说法,这些发现表明,金属之间的原子相互作用促进了一种特殊的途径,即水煤气变换,该变换将CO和水转化为H2和二氧化碳。然而,推测是由于不良的原子相互作用,由金属硝酸盐前体制成的混合催化剂无法产生不含CO的H2。

现在,研究人员正计划通过尝试确定Rh-Co双组分催化剂发挥巨大作用的机制原因来继续研究。并且还将努力开发一种“减少在乙醇蒸汽重整过程中对催化活性和稳定性产生不利影响的碳质焦炭沉积物堆积的方法”。

在相关新闻中,美国陆军最近宣布,他们已经开始研究一种新的“绿色”燃料电池,该燃料电池专门设计用于玉米乙醇。该项目由美国陆军“致命中心”(又称总部位于新泽西州Picatinny Arsenal的装备研究,开发和工程中心)提供。

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