氫能社會
電腦模擬乙醇製氫反應
2026-04-11 22:03:28
5050
據http://phys.org/news/網站報道：研究人員使用電腦模擬乙醇製氫反應。日前，A*STAR高性能計算研究所使用複雜的模擬運算揭示了一種關鍵製氫技術，使得乙醇催化轉化製氫技術變得更加簡單。
目前，最為流行的製氫方法是乙醇蒸汽重整技術。在這項技術中，將乙醇注入一個含有催化劑（例如銠）、充滿蒸汽的隔室中，催化劑可以促進乙醇分子分解成為更小的分子，例如一氧化碳和氫氣。蒸汽重整技術需要對催化劑進行選擇，以裂解乙醇表麵吸附的碳-碳鍵。近期的研究結果顯示，“階梯式”的催化劑表麵，就像普通銠催化劑平麵上出現的微小階梯狀缺陷一樣，通常可高效裂解碳-氫鍵和碳-碳鍵。然而，到目前為止乙醇在階梯式催化劑表麵的裂解機製仍不是十分清楚。盡jin管guan化hua學xue家jia已yi經jing成cheng功gong使shi用yong蒸zheng汽qi重zhong整zheng技ji術shu裂lie解jie乙yi醇chun製zhi氫qing，但dan是shi想xiang要yao提ti高gao催cui化hua劑ji的de催cui化hua效xiao率lv卻que十shi分fen困kun難nan，因yin為wei在zai蒸zheng汽qi重zhong整zheng係xi統tong中zhong有you許xu多duo不bu同tong的de複fu雜za化hua學xue反fan應ying同tong時shi發fa生sheng。
該團隊通過使用高性能計算機模擬揭示了乙醇在階梯式銠催化劑（銠211）表麵最為可能的裂解途徑。模擬計算使用密度泛函理論（DFT）方法，揭示了乙醇裂解成為氫氣的兩種途徑，結果表明這兩種裂解途徑擁有共同的中間物質，其化學式為CH3COH。
更為重要的是，研究團隊發現CH3COH中(zhong)間(jian)物(wu)質(zhi)僅(jin)存(cun)在(zai)於(yu)階(jie)梯(ti)式(shi)銠(lao)催(cui)化(hua)劑(ji)表(biao)麵(mian)。平(ping)麵(mian)催(cui)化(hua)劑(ji)表(biao)麵(mian)通(tong)過(guo)金(jin)屬(shu)中(zhong)間(jian)體(ti)裂(lie)解(jie)乙(yi)醇(chun)，催(cui)化(hua)劑(ji)表(biao)麵(mian)的(de)階(jie)梯(ti)式(shi)表(biao)麵(mian)缺(que)陷(xian)會(hui)優(you)先(xian)吸(xi)附(fu)乙(yi)醇(chun)，而(er)後(hou)通(tong)過(guo)連(lian)續(xu)的(de)從(cong)中(zhong)間(jian)物(wu)質(zhi)中(zhong)移(yi)除(chu)氫(qing)原(yuan)子(zi)來(lai)刺(ci)激(ji)裂(lie)解(jie)循(xun)環(huan)。
蒸汽重整是一個十分複雜的化學反應過程，而目前使用DFT方法研究乙醇裂解機製僅能揭示冰山一角，許多其他影響因素，例如溫度、濃度、基質影響以及水的作用都會影響反應結果，然而這項工作卻為研發新型高性能催化劑材料理論依據的建立作出了重大貢獻。
