氫能是未來(lái)能源體系的重要組成部分，如何實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定、低成本制氫是能源科技的關(guān)鍵課題。記者17日從中國(guó)科學(xué)院大學(xué)獲悉，來(lái)自該校和北京大學(xué)的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種超長(zhǎng)壽命、高效制氫新技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)在鉑基催化劑表面覆蓋特殊保護(hù)層，使催化劑在制氫反應(yīng)中能夠連續(xù)工作超1000小時(shí)。這一突破讓低成本大規(guī)模制氫成為可能。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然》雜志。
現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中，催化技術(shù)承載著八成以上化工品生產(chǎn)，堪稱產(chǎn)業(yè)命脈。在催化研究中，高活性與高穩(wěn)定性，仿佛魚(yú)與熊掌難以兼得。許多高活性催化劑雖能大幅提升反應(yīng)效率，卻常因結(jié)構(gòu)崩塌和活性成分流失而快速失活。“比如，在甲醇-水重整制氫研究中，如何在保持催化劑高活性的同時(shí)顯著提升其穩(wěn)定性，已成為該領(lǐng)域亟待突破的關(guān)鍵科學(xué)難題?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡?、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)教授周武說(shuō)。
在這項(xiàng)研究中，科研人員為破解催化劑穩(wěn)定性瓶頸，開(kāi)發(fā)了一種新技術(shù)：通過(guò)在鉑基催化劑表面構(gòu)建稀土氧化物納米覆蓋層，形成納米級(jí)“保護(hù)盾”。這種結(jié)構(gòu)可選擇性覆蓋載體表面的冗余位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵催化劑界面的精準(zhǔn)保護(hù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在甲醇-水重整制氫反應(yīng)中，該新型催化劑成功穩(wěn)定工作超過(guò)1000小時(shí)。更令人驚嘆的是，該催化劑的活性超高，實(shí)現(xiàn)了超過(guò)1500萬(wàn)的催化轉(zhuǎn)化數(shù)。
周武表示，這項(xiàng)研究突破了催化科學(xué)中的穩(wěn)定性瓶頸，首次在不降低催化劑活性的前提下，實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定性的界面催化劑設(shè)計(jì)，為貴金屬催化劑的低成本、高穩(wěn)定性應(yīng)用提供了可行方案，預(yù)計(jì)未來(lái)將在綠色能源、氫燃料電池等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
（受訪單位供圖）
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