2024年07月19日 星期五
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Nature Catalysis:创新氢能载体

2023/7/17 16:46:1127408

可再生能源的使用是发展循环经济以及进一步推动全球经济发展的重中之重。在这个大背景下储氢材料扮演着一个重要的角色。来自德国莱布尼茨研究所的Haijun Jiao等人在国际著名催化期刊《Nature Catalysis提出了一种以前被忽视的商业可用的化工产品(甲酸甲酯,MF )作为高效的储氢材料。选用合适的催化剂在较为温和的条件下从甲酸甲酯中提出氢气要比从甲酸和甲醇中快。文章中提出优化后的甲酸甲酯脱氢体系拥有高的活性(最大周转频率>44000 h-1,转化数>100000)和选择性(检测不到CO)。此外,作者报道了无溶剂甲酸甲酯脱氢的应用潜力。作者推测这种材料将对替代能源材料的开发和新催化剂转化的设计起到启发作用。


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a基于CO2的能源载体(以吨为单位的值代表工业和自然排放的年产量);b使用MF作为化学氢能载体(红色表示这项工作); c选定的催化脱氢反应(红色表示这项工作);d不同氢能载体的性质。

综合文章分析,作者提出如下结论:选用甲酸甲酯作为储氢材料有望实现碳中和的氢能循环。由于其物理化学性质,甲酸甲酯填补了当下急需的化学能源载体。甲酸甲酯作为氢能载体具有较高的储氢密度,年产量达到几百万吨,并具有无毒、无刺激性、无腐蚀性。此外,甲酸甲酯方便运输,燃料加注和脱氢处理。在适当的催化剂体系下和相同的温和条件下,水溶性的甲酸甲酯重整的气体析出速度比甲酸快5倍,比水溶性MeOH20倍。