2024年04月23日 星期二
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萨里大学在可持续制氢领域取得重要进展

2023/2/13 13:09:104465

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   萨里大学(University of Surrey)的研究人员在《ACS Applied Materials & Interfaces》的期刊上发表了题目为”第一性原理微观动力学模型揭示了边缘修饰的纳米碳在甲烷制氢中的性能(First-Principles Microkinetic Modeling Unravelling the Performance of Edge-Decorated Nanocarbons for Hydrogen Production from Methane)”的研究论文。据萨里大学的研究人员称,氢燃料可能是传统化石燃料更可行的替代品,他们发现一种无金属催化剂将有助于开发具有成本效益和可持续的制氢技术。

   这项研究显示,利用边缘修饰的纳米碳作为无金属催化剂,直接将甲烷(一种典型的温室气体)转化为氢气,取得了令人欣喜的结果。在研究的纳米碳中,氮掺杂纳米碳在高温下表现出最高水平的产氢性能。至关重要的是,研究人员还发现,氮掺杂和磷掺杂的纳米碳具有很强的抗碳中毒能力,这是催化剂在这一过程中的常见问题。

   进行材料科学模拟的研究员 Neubi Xavier Jr 博士说:“我们的结果表明,使用边缘修饰的纳米碳作为催化剂可能会改变氢工业的游戏规则,为传统金属催化剂提供具有成本效益且可持续的替代品。同时,这个过程消除了甲烷,甲烷是一种与全球变暖有关的化石燃料。”

   氢燃料是一种清洁的可再生能源,有可能减少碳排放并缓解人类对化石燃料的依赖。当用作燃料时,氢可以为车辆提供动力、发电和为建筑物供暖。氢燃料的唯一副产品是水蒸气,使其成为传统化石燃料的环保替代品。

   然而,氢燃料的生产目前主要依赖化石燃料,该过程会产生大量碳排放。并且化石燃料制氢需要用到金属催化剂,金属矿产资源的开采以及金属催化剂的制备会对环境产生负面影响。因此,开发可持续的制氢方法和催化材料对于充分发挥氢燃料作为清洁能源的潜力至关重要。

   该研究由萨里大学可持续能源和计算化学领域的专家Marco Sacchi博士领导的团队进行,他们结合量子化学、热力学和化学动力学来开发最有效的纳米碳边缘修饰制氢技术。

          Sacchi博士说:“制氢催化剂面临的最大挑战之一是它们可能会遇到碳中毒的问题。但是我们的研究发现,氮和磷掺杂的纳米碳可以很好地解决这个问题。这使可持续氢气生产向前迈出了一大步。”




编译:沈亚皓

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