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氢能社会
NCCR开发自愈储氢催化剂
更新时间:2019-5-8 8:21:37     来自:氢能源网(翻译)  【打印此页】  【关闭

据外国媒体报道:NCCR MARVEL研究人员发现了一种自愈催化剂,可用于氨硼烷的水解脱氢释放氢。催化剂SION-X以丰富的Jacquesdietrichite矿物为基础,具有可持续性,空气稳定性,易于再生,储存和处理。

这些特征意味着它具有与现有催化剂相比的显着优点,可以用于生产清洁和可再生氢载体。该研究发表在Journal of Materials Chemistry A

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近年来,一些研究集中在硼 - 氮基(B-N)氢化物化合物上,因为它们能够储存和释放大量的氢气。在这些化合物中,最简单的氨硼烷(AB)特别有前景,因为它不会在水中自发水解,具有高氢气含量,低分子量,无毒并且在水和氢气中都具有特别高的稳定性。因此,它具有在船舶中应用的巨大潜力。

就技术而言,室温下的水解已被证明是从AB释放氢的最良性和有效的方法,无需升高的温度或任何其它有毒和昂贵的溶剂。然而,通常需要催化剂来驱动AB的水解。虽然存在一系列能够有效地从AB释放氢的催化剂,但它们存在许多缺点。基于贵金属的催化剂成本较高,不可持续,并且对于大规模应用是不可行的。非贵金属催化剂空气中不稳定并且易于氧化,因此需要特殊的处理和储存,并且难以再生。除此之外,在几个反应循环后,催化活性部分降低或甚至完全失效。

这些缺点激发了由EPFLNCCR MARVELKyriakos C. Stylianou博士领导的研究人员试图寻找更好的催化剂。理想的候选者应该基于丰富的元素,空气稳定,易于再生,储存和处理。为了满足上述特点,研究人员认为再生或自我修复 - 催化剂在正常操作过程中自发修复的能力 - 是最具吸引力的。实际上,它对于实际应用至关重要,因为催化剂的稳定性与其经济可行性直接相关。

他们的新型,自我修复的可持续催化剂,一种用于氨硼烷水解脱氢的自愈催化剂,似乎符合要求。被称为SION-X的催化剂是JacquesdietrichiteCu2 [BO)(OH2]OH3)的合成形式,这种矿物首先在1999年在摩洛哥的Tachgagalt矿中发现。科学家们首先获得它将铜基金属有机骨架(MOF)和AB之间的反应残余物暴露于空气后,成为蓝色粉末。当他们在AB水解中使用SION-X时,他们在约45分钟内获得了超过90%的H 2转化率。在此过程中,它转化为铜(0)纳米颗粒。当将反应混合物暴露于空气时,SION-X的蓝色粉末自我愈合并由铜(0)纳米颗粒重整。他们能够进行10个催化再生循环,SION-X的活性保持不变。

这种自我修复过程,其中催化剂在露天中恢复其结构完整性而无需加热,压力或电偏压,对于延长催化剂的寿命非常重要,并使SION-X成为大规模使用的良好候选者。在没有任何额外能量输入的情况下,SION-X的自我修复催化作用为能量相关应用的多相催化提供了新的视角

这项工作部分由NCCR MARVEL资助。

参考文献:Discovery of a self-healing catalyst for the hydrolytic dehydrogenation of ammonia borane, F. Pelin Kinik, Tu N. Nguyen, Emad Oveisi, Bardiya Valizadeh, Fatmah Mish Ebrahim, Andrzej Gladysiak, Mounir Mensi and Kyriakos Stylianou. DOI: 10.1039/C9TA02123J


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