英國(guó)薩里大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種無(wú)金屬催化劑，可以促進(jìn)具有成本效益和可持續(xù)的制氫技術(shù)

這項(xiàng)研究顯示了使用邊緣位點(diǎn)結(jié)構(gòu)的納米碳作為無(wú)金屬催化劑直接將甲烷轉(zhuǎn)化為氫氣的方法大有成功希望

說(shuō)到儲(chǔ)存甲烷氫是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，大自然在數(shù)億年前就已經(jīng)想出了這個(gè)辦法

據(jù)油價(jià)網(wǎng)2023年2月15日?qǐng)?bào)道，英國(guó)薩里大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，一種無(wú)金屬催化劑可以有助于發(fā)展具有成本效益和可持續(xù)的制氫技術(shù)。

薩里大學(xué)科學(xué)家們的題為“使用第一原理微動(dòng)力學(xué)模型揭示邊緣位點(diǎn)結(jié)構(gòu)的納米碳在甲烷制氫中的性能”研究報(bào)告已發(fā)表在美國(guó)工程技術(shù)-材料科學(xué)類頂級(jí)期刊《Applied Materials & Interfaces》上。

這項(xiàng)研究顯示，利用邊緣位點(diǎn)結(jié)構(gòu)的納米碳作為無(wú)金屬催化劑，直接將甲烷(甲烷也是一種強(qiáng)大的溫室氣體)轉(zhuǎn)化為氫氣，取得了令人鼓舞的結(jié)果。在研究的納米碳中，氮摻雜納米碳在高溫下表現(xiàn)出最高水平的產(chǎn)氫性能。

至關(guān)重要的是，薩里大學(xué)的研究人員還發(fā)現(xiàn)，氮摻雜和磷摻雜的納米碳具有很強(qiáng)的抗碳中毒能力，這是催化劑在這一過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題。

執(zhí)行材料科學(xué)模擬的研究員Neubi Xavier Jr博士說(shuō)：“我們的研究結(jié)果表明，使用邊緣位點(diǎn)結(jié)構(gòu)的納米碳作為催化劑可能會(huì)改變氫氣工業(yè)的游戲規(guī)則，為傳統(tǒng)金屬催化劑提供一種具有成本效益和可持續(xù)的替代品。與此同時(shí)，這個(gè)過(guò)程可以去除甲烷，甲烷是導(dǎo)致全球氣候變暖的化石燃料。”

氫燃料是一種清潔的可再生能源，有可能減少碳排放，減少人們對(duì)化石燃料的依賴。當(dāng)用作燃料時(shí)，氫氣可以為汽車提供動(dòng)力，發(fā)電，為建筑物供暖。氫燃料的唯一副產(chǎn)品是水蒸氣，使其成為傳統(tǒng)化石燃料的環(huán)保替代品。

然而，氫燃料的生產(chǎn)目前依賴于化石燃料和金屬催化劑，化石燃料在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生碳排放，而金屬催化劑的開(kāi)采和制造是能源密集型的，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，開(kāi)發(fā)可持續(xù)的制氫方法和催化材料對(duì)于充分發(fā)揮氫燃料作為清潔能源的潛力至關(guān)重要。

這項(xiàng)研究是由薩里大學(xué)的馬可·薩基博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的，薩基博士是可持續(xù)能源和計(jì)算化學(xué)領(lǐng)域的專家，他結(jié)合了量子化學(xué)、熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)，確定了(納米碳)最有效的產(chǎn)氫邊緣位點(diǎn)。

薩基博士說(shuō)：“氫氣生產(chǎn)催化劑的最大挑戰(zhàn)之一是它們可能會(huì)被碳污染。但是我們的研究發(fā)現(xiàn)氮和磷摻雜的納米碳對(duì)這個(gè)問(wèn)題很有抵抗力。這是向可持續(xù)制氫邁進(jìn)的一大步。”

雖然將甲烷排放到大氣中是一件壞事，但甲烷是一種巨大的能量?jī)?chǔ)備，比其他碳?xì)浠衔锂a(chǎn)生更多的熱能和光能。這可能是因?yàn)榧淄橛幸粋€(gè)碳原子和四個(gè)氫原子。

薩基博士說(shuō)，當(dāng)談到儲(chǔ)存氫氣時(shí)，甲烷是一個(gè)很好的選擇。大自然在數(shù)億年前就已經(jīng)想出了這個(gè)辦法。