设计催化剂的新方法,可以提高清洁制氢过程

研究人员利用先进的光子源发现新的方法来设计催化剂可以显著提高清洁制氢过程,并使其成本效益。

氢燃料汽车可以是一个重要的一步一个清洁的地球。他们没有释放化学物质以外的水蒸气,将有助于降低有害的二氧化碳和空气污染水平。尽管氢是地球上最丰富的元素之一,目前它是昂贵的生产如果来源。

氢是传统来源于天然气通过这一过程被称为甲烷蒸汽重整,但分裂水通过一个更清洁和更可持续的电化学过程。这个过程使用催化剂,物质增加化学反应的速率不自己接受任何永久性的化学变化。然而,绿色技术的成本在市场上一直是一个障碍。

现在领导的研究小组俄勒冈州立大学(俄勒冈州立大学)已经表明,氢可以清洁生产的效率,以更低的成本比是可能的与当前商用催化剂。描述方法设计催化剂的新发现,可以大大提高清洁效率制氢过程中,发表在科学进步和江淮盟。欧洲杯线上买球

研究小组使用先进的光子源(APS)的资源,美国能源部(DOE)办公室用户设备在能源部的阿贡国家实验室,测试和确认他们的发现。欧洲杯线上买球

在促进反应过程中,催化剂通常经历结构性变化,根据震泽峰,俄勒冈州立大学化学工程教授,他领导了这项研究。有时,变化是可逆的,其他时间不可逆和不可逆的重组被认为是减少催化剂影响化学反应的能力。

冯,俄勒冈州立大学博士生Maoyu小王和合作者研究了重组在反应催化剂,然后操纵原子尺度的表面结构和组成实现高效生产氢的催化过程。新的基于非晶态催化剂氢氧化铱150倍有效原始结构他们改编,并关闭三个数量级比普通商业催化剂,氧化铱。

“我们发现至少两组材料发生不可逆的变化,原来是更好的制氢的催化剂,欧洲杯足球竞彩“冯说。”这可以帮助我们产生氢在2美元每公斤,最终每公斤1美元。”

能源部氢的第一个“能源Earthshots”- - - - - -;一项倡议,旨在加快突破更丰富,便宜,可靠的清洁能源解决方案- - - - - -;设定一个目标,减少清洁的氢80%的成本每1公斤1美元在一个十年(“1 1 1”)。法案签署成为法律的基础设施在2021年11月批准的80亿美元的美国能源部计划支持的发展至少四个区域清洁的氢网络中心生产商、存储、offtakers和运输基础设施。

风和他的研究小组证实了他们的发现使用几个APS的x光技术。工作在beamlines 9-BM和4-ID-C,研究小组观察了电化学过程发生,让信息实时变化的催化剂。

“欧洲杯足球竞彩材料是很好的催化剂是经常不稳定,”约翰·弗里兰解释说,阿贡国家实验室的物理学家和科学进步的这篇文章的作者之一。欧洲杯线上买球“当一个材料是活跃的,很难分辨,材料是一种很好的催化剂,给你你想要的结果,或者如果它被消耗,因为它释放出氢。如果它被消耗,最终你将没有催化剂离开。”

APS的由来。科学家可以利用其ultrabright x射线的化学和结构信息在非常小的尺度上,不仅可以看到里面的材料进行反应,但可以了解正在发生的事情表面的材料,是否侵蚀或转换。欧洲杯足球竞彩

“x光吸收光谱可以让我们看看原子结构,看看它是如何变化,“阿贡国家实验室的物理学家乔治·Sterbinsky说,论文科学进展之一。欧洲杯线上买球“这是适合给我们化学和结构信息我们可以了解催化过程。”

更全面的理解是很重要的,因为材料通常用于催化(如铱)可以是昂贵的。欧洲杯足球竞彩APS一直在与催化剂多年,弗里兰说,可以提供研究团队的经验,以确保他们的实验是成功的。

“这是重要的去做吧,”他说。“你可以在很多方面做错了。我们可以帮助研究人员得到他们所需要的数据。”

APS是经历一次大规模的升级,将增加的亮度500倍的x射线,和弗里兰指出,催化研究只会变得更好的网上一旦升级设施。明亮的x射线光束将使研究人员能够采取这些实验小尺度,使用显微催化剂样品和获得更好的结构和化学信息。

水电解技术对清洁制氢峰集团专注于使用电力来自可再生能源来分解水,清洁的氢。然而,水分解的效率很低,他说,主要是由于高过电压,;实际潜在的区别和电化学反应的理论潜力;一个关键的过程的一部分。

“催化剂至关重要促进裂解的反应通过降低过电压,从而降低氢生产的总成本,”冯说。“我们的研究首次在江淮盟为我们奠定了基础,而在我们现在的科学进步的文章我们可以更好地操纵原子表面设计催化剂所需的结构和组成。”欧洲杯线上买球

这项研究论文的合作者包括科学家从德克萨斯大学,北京大学,西北太平洋国家实验室,西北大学,华南理工大学,剑桥大学,加州大学伯克利分校和新加坡南洋理工大学。

这个版本的一个版本被俄勒冈州立大学最初发布。

来源:https://www.anl.gov/

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