鉬-大豆生成清潔能源氫氣的新方法

【中國(guó)鉬業(yè)新聞網(wǎng)】

近日，英國(guó)RSC Publishing出版了由美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室化學(xué)系Wei-Fu Chen作為通訊作者的一篇文章，文章介紹了一種以原料豐富的鉬金屬為催化劑組成的低成本生成清潔能源氫氣的新方法。

研究人員介紹，將液體水分解為氫氣和氧氣，氫氣可以直接作為燃料使用。科學(xué)家們找到了一種材料豐富的可用作商業(yè)用途的催化劑。這種催化性能良好，是一種不包含貴金屬催化的產(chǎn)氫催化劑。

目前，最有效的水解催化劑是金屬鉑，但是目前這個(gè)過(guò)程不具有成本效益。研究團(tuán)隊(duì)之前確認(rèn)了使用廉價(jià)的鉬金屬與碳配對(duì)可以作為催化劑，同樣使用碳可以使催化劑具有一定的耐腐蝕性，在酸性環(huán)境下進(jìn)行質(zhì)子交換膜水電解。但是科研人員沒(méi)有嘗試將這些方法結(jié)合在一起的效果。因此，科學(xué)家們著手確定廉價(jià)的碳與氮的來(lái)源，并測(cè)試將它們合并為一種鉬鹽。

研究人員測(cè)試了各種生物質(zhì)資源，葉、莖、花、種子和豆科植物，特別是具有高蛋白質(zhì)含量的生物質(zhì)，因?yàn)闃?gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸是豐富的氮源。高蛋白大豆被證明是最好的原料。為了制作催化劑，研究人員將大豆磨成粉末，并將其放入水中與鉬酸銨粉末混合，然后對(duì)其進(jìn)行干燥處理，并在惰性氣體氬氣存在的情況下加熱樣品。隨后高溫處理(滲碳)誘導(dǎo)鉬與大豆中的碳和氮進(jìn)行反應(yīng)，生產(chǎn)出鉬基金屬碳化物與鉬基金屬氮化物。這個(gè)過(guò)程很簡(jiǎn)單，且經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

單獨(dú)成分的電化學(xué)測(cè)試表明，鉬基金屬碳化物可以有效地把水轉(zhuǎn)化為氫氣，但其在酸性溶液中不穩(wěn)定，而鉬基金屬氮化物是耐腐蝕的，但其產(chǎn)氫效率不高。然而，這兩種原料的納米復(fù)合材料在高酸性溶液中經(jīng)過(guò)500小時(shí)的測(cè)試，仍然具有活性且很穩(wěn)定。研究人員將鉬金屬-大豆(MoSoy)催化劑的高活性歸于鉬基金屬碳化物與鉬基金屬氮化物在復(fù)合材料中的協(xié)同效果。

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