Nature：製備氫燃料重大突破！

石墨邦消息：氫qing能neng被bei譽yu為wei下xia一yi代dai二er次ci清qing潔jie能neng源yuan
，但dan氫qing氣qi的de存cun儲chu和he輸shu運yun一yi直zhi以yi來lai是shi阻zu礙ai氫qing能neng源yuan大da規gui模mo應ying用yong的de瓶ping頸jing。特te別bie地di
，氫qing燃ran料liao電dian池chi是shi最zui具ju潛qian力li的de新xin一yi代dai能neng量liang提ti供gong係xi統tong，它ta將jiang化hua學xue能neng高gao效xiao轉zhuan化hua為wei電dian能neng

，被bei廣guang泛fan用yong於yu航hang空kong航hang天tian
、汽車以及其他固定和移動能量提供體係中
，但是氫氣化學性質活潑，氫氣的儲存就成為氫燃料電池應用的關鍵。

目前，豐田的商業化氫燃料電池汽車的解決方案是使用容量為約120L、壓力高達700公gong斤jin的de鋼gang瓶ping進jin行xing儲chu氫qing

，但dan其qi安an全quan性xing不bu容rong樂le觀guan
，並bing且qie城cheng市shi內nei加jia氫qing基ji礎chu設she施shi建jian設she亦yi存cun在zai一yi定ding隱yin患huan。此ci外wai，目mu前qian其qi他ta的de氫qing氣qi儲chu放fang體ti係xi，或huo價jia格ge昂ang貴gui
，或huo存cun儲chu容rong量liang有you限xian。針zhen對dui這zhe些xie不bu足zu
，一yi種zhong可ke能neng的de解jie決jue方fang案an是shi將jiang氫qing氣qi存cun儲chu於yu液ye體ti甲jia醇chun中zhong，通tong過guo水shui和he甲jia醇chun的de液ye相xiang重zhong整zheng反fan應ying原yuan位wei產chan氫qing供gong燃ran料liao電dian池chi使shi用yong

，在zai釋shi放fang出chu甲jia醇chun中zhong存cun儲chu的de氫qing氣qi的de同tong時shi也ye活huo化hua等deng摩mo爾er的de水shui而er釋shi放fang出chu額e外wai的de氫qing氣qi。

最近，北京大學化學與分子工程學院馬丁課題組與中國科學院大學周武、中國科學院山西煤化所/中科合成油溫曉東以及大連理工大學石川等課題組合作
，針對甲醇和水液相製氫反應的特點，發展出一種新的鉑-碳化鉬雙功能催化劑，在低溫下（150-190℃）獲得了極高的產氫效率。該研究成果以“Low-temperature hydrogen production from water and methanol using Pt/α-MoC catalysts”為題發表於2017年3月23日的Nature上。

論文地址：

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature21672.html

金屬鉑（Pt）與碳化鉬（MoC）jidizhijiancunzaizhefeichangqiangdexianghuzuoyong，shideboyiyuanzijifensanzaitanhuamunamikelibiaomian，gouzhuchugaomidudeyuanzichiducuihuahuoxingzhongxin。shuidehuohuazaitanhuamuzhongxinwancheng，erjiachunhuohuafashengzaibozhongxin。yuanzijigaodufensandePt中(zhong)心(xin)和(he)碳(tan)化(hua)鉬(mu)基(ji)底(di)之(zhi)間(jian)的(de)協(xie)同(tong)作(zuo)用(yong)能(neng)夠(gou)在(zai)兩(liang)者(zhe)界(jie)麵(mian)實(shi)現(xian)對(dui)反(fan)應(ying)中(zhong)間(jian)體(ti)的(de)高(gao)效(xiao)活(huo)化(hua)，從(cong)而(er)使(shi)得(de)整(zheng)個(ge)催(cui)化(hua)劑(ji)在(zai)甲(jia)醇(chun)和(he)水(shui)液(ye)相(xiang)反(fan)應(ying)中(zhong)表(biao)現(xian)出(chu)超(chao)高(gao)的(de)產(chan)氫(qing)活(huo)性(xing)

，在(zai)150攝氏度就能以2,276 molH2/(molPt*h)的反應速率釋放氫氣
，進一步提高溫度至190攝氏度，放氫速率可達18,046 molH2/(molPt*h)，較傳統鉑基催化劑活性提升了近兩個數量級。

基於原子級分散鉑-碳化鉬催化體係的甲醇和水液相低溫反應製氫示意圖

同時，原子級分散的特點能最大限度地提高貴金屬鉑的利用率，以產氫活性估計，僅需含有6克鉑的該催化劑即可使產氫速率達到1 kgH2/h，基本滿足商用車載燃料電池組的需求。以目前甲醇市場價格（2,400元/噸）計算，采用此技術路徑儲放氫氣，氫燃料電池汽車每百公裏燃料價格僅需約13元

，而加60-80升甲醇可供家用小轎車行駛600-1,000公gong裏li。該gai研yan究jiu工gong作zuo構gou建jian了le新xin的de化hua學xue高gao效xiao儲chu放fang氫qing體ti係xi，為wei燃ran料liao電dian池chi的de原yuan位wei供gong氫qing提ti供gong了le新xin的de思si路lu
，並bing有you望wang作zuo為wei下xia一yi代dai高gao效xiao儲chu放fang氫qing新xin體ti係xi得de到dao應ying用yong。

美國化學會C&E News雜誌以“氫能源：製備氫燃料新過程”(New process for generating hydrogen fuel)為題對該工作進行了亮點報道。特拉華大學能源中心主任Dion Vlachos教授評論這個新過程“在反應性能上處在技術前沿”（has a technological edge）
；而德國萊布尼茲催化所所長Matthias Beller教授認為這個催化體係是一個重大突破（Beller calls Ma’s catalyst “a major breakthrough”）。此類催化劑還有望在其他水相重整製氫過程，如生活廢水、乙醇等原料的催化產氫中發揮優勢作用。