北大马丁课题组催化产氢研究取得重大突破

  最近，北京大学化学与分子工程学院马丁课题组与中国科学院大学周武、中国科学院山西煤化所/中科合成油温晓东以及大连理工大学石川等课题组合作，针对甲醇和水液相制氢反应的特点，发展出一种新的铂-碳化钼双功能催化剂，在低温下（150-190^oC）获得了极高的产氢效率。金属铂（Pt）与碳化钼（MoC）基底之间存在着非常强的相互作用，使得铂以原子级分散在碳化钼纳米颗粒表面，构筑出高密度的原子尺度催化活性中心。水的活化在碳化钼中心完成，而甲醇活化发生在铂中心。原子级高度分散的Pt中心和碳化钼基底之间的协同作用能够在两者界面实现对反应中间体的高效活化，从而使得整个催化剂在甲醇和水液相反应中表现出超高的产氢活性，在150摄氏度就能以2,276 mol_H2/(mol_Pt*h)的反应速率释放氢气，进一步提高温度至190摄氏度，放氢速率可达18,046 mol_H2/(mol_Pt*h)，较传统铂基催化剂活性提升了近两个数量级。同时，原子级分散的特点能最大限度地提高贵金属铂的利用率，以产氢活性估计，仅需含有6克铂的该催化剂即可使产氢速率达到1 kg_H2/h，基本满足商用车载燃料电池组的需求。以目前甲醇市场价格（2,400元/吨）计算，采用此技术路径储放氢气，氢燃料电池汽车每百公里燃料价格仅需约13元，而加60-80升甲醇可供家用小轿车行驶600-1,000公里。该研究工作构建了新的化学高效储放氢体系，为燃料电池的原位供氢提供了新的思路，并有望作为下一代高效储放氢新体系得到应用。
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