高效水煤氣變換制氫研究獲突破

近日，從北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院傳出消息，該院馬丁教授與大連理工大學(xué)石川教授、中科院山西煤化所溫曉東研究員課題組合作，研發(fā)出高效水煤氣變換制氫催化劑，大幅提升了催化劑的反應(yīng)活性及長效穩(wěn)定性，在催化制氫領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。

他們研發(fā)的催化劑首次在超寬溫度區(qū)間實現(xiàn)高效水煤氣變換制氫，突破現(xiàn)有催化劑工作溫度區(qū)間較高且窄的局限，提升了水煤氣變換制氫催化劑的反應(yīng)活性及長效穩(wěn)定性。”

氫能經(jīng)濟(jì)被認(rèn)為是實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵進(jìn)程之一。從水中產(chǎn)氫、氫氣運輸和高效純化是氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心。其中，水煤氣變換反應(yīng)與甲烷水蒸氣重整反應(yīng)的組合是目前工業(yè)制高純氫氣的關(guān)鍵技術(shù)之一。發(fā)展低溫、高效、穩(wěn)定的水煤氣變換制氫催化劑，對工業(yè)產(chǎn)氫過程和氫能的大規(guī)模應(yīng)用具有重要意義。

該研究首次發(fā)現(xiàn)了基于CO直接解離步驟的低溫協(xié)同制氫新路徑。在具有高密度Pt物種的催化劑上，新反應(yīng)突破了目前CO和水重整制氫技術(shù)溫度的極限。首次在近室溫至400 ℃的超寬溫度區(qū)間實現(xiàn)高效水煤氣變換制氫，提升了α-MoC負(fù)載的水煤氣變換制氫催化劑的反應(yīng)活性及長效穩(wěn)定性。以貴金屬鉑價格為6 242美元進(jìn)行經(jīng)濟(jì)衡算，Pt/α-MoC催化劑首次突破了依據(jù)美國能源部2004年車載燃料電池發(fā)展規(guī)劃所推算的催化活性限值。

目前催化劑制備規(guī)模在克級，單位催化劑的制氫規(guī)模達(dá)到產(chǎn)氫速度10mL/s～20mL/s的量級。當(dāng)前離催化劑大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用仍然存在一定距離，需要精準(zhǔn)控制制備條件，希望能夠和企業(yè)進(jìn)行合作，加快該項成果的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。