新研究将金属废料转为制氢催化剂
2024-04-18 科技日报

  科技日报北京4月17日电 (记者张梦然)英国诺丁汉大学化学学院和工程学院的一组研究人员发现,金属加工的副产品——金属屑的表面具有纳米级的微小台阶和凹槽纹理。这些结构可锚定铂或钴的原子,从而形成一种新型水电解制氢催化剂。该研究发表在英国皇家化学学会《材料化学杂志A》上。

  氢是一种清洁燃料,可用于产生热量或为车辆提供动力,其燃烧的唯一副产品是水蒸气。

  水电解是最有前途的绿色制氢途径之一,但其制备过程中需要铂等稀有且昂贵的元素来作催化剂。随着全球贵金属供应紧张和价格不断上涨,人们迫切需要找到替代传统电催化剂的新方法。

  此次,研究人员利用磁控溅射在金属切屑表面产生“铂原子雨”。然后,这些铂原子聚集成纳米颗粒,紧密贴合在切屑纳米级凹槽上。与最先进的商业催化剂相比,新方法的铂负载量较低。通过将28微克的贵金属“撒”在1平方厘米的切屑上,研究人员创建了一个实验室规模的电解槽。其运行效率为100%,每分钟仅用一块切屑即可产生0.5升氢气。

  研究人员表示,由切屑制成的电催化剂有可能对经济产生巨大影响。新技术解决了两大问题。首先,它能使用尽可能少的贵金属来生产绿氢;其次,它可在一个过程中对航空航天工业中的金属废料进行升级改造。

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