元素百科为您介绍一种新的催化剂，以照亮氢储存的未来。最近，中国科学院煤化研究所与国内多家科研机构合作，利用铂碳化钼双功能催化剂有效激活水和甲醇，在低温下获得了很高的氢生产效率。该催化系统预计将作为下一代新的高效储存和氢储存系统得到应用。
氢能被公认为高热值清洁能源，高热值是汽油热值的三倍，也被称为“能源货币”。氢燃料电池是目前最具潜力的新一代氢能利用系统，被认为是未来汽车和其他便携式设备的重要候选动力系统。然而，氢储运技术并没有取得重大突破，这已成为氢能大规模应用的瓶颈。
中国科学院山西煤炭化工研究所煤炭转化国家重点实验室研究员温晓东指出，直接储氢是技术上最简单的解决方案，但由于氢易燃易爆，化学性质活泼，易泄漏，该方法的安全性并不乐观。此外，高压加氢站建设所需的高成本和安全风险也限制了直接储氢燃料电池汽车的发展。
因此，将氢以化学能的形式储存在稳定的液体燃料中，并通过催化反应释放氢供应燃料电池，被认为是一种有效的间接储氢方式。甲醇具有储氢量高、活化温度低、副产品少、价格低等优点，是液体储氢平台的理想分子。
温晓东研究小组发现，金属铂与碳化钼基底有很强的相互作用，使铂分散在碳化钼纳米颗粒表面，形成高密度的原子尺度催化活性中心。单分散铂主要负责甲醇的解离过程，碳化钼主要负责水的解离过程。重要的是，这两种催化过程的反应速率相似，形成了高效的双功能催化系统。
该系统使整个催化剂在甲醇和水液反应中具有超高的产氢活性，150摄氏度可达2276 molH2/(molPt*h)与传统铂基催化剂相比，反应速率释放氢气，进一步将温度提高到190摄氏度，可提高近两个数量级。同时，原子级分散的特点可以最大限度地提高贵金属铂的利用率。根据产氢活性，只有含有6克铂的催化剂才能使产氢率达到1 kgH2/h，即基本满足商用车载燃料电池组的需求。
温晓东研究小组与北京大学、中国科学院大学、大连理工大学研究小组合作，根据甲醇和水液氢反应的特点，从实验设计开始，结合理论计算开发新型原子分散铂碳化钼双功能催化剂，实现低温（150-190摄氏度）的高效氢生产效率。此外，研究小组还在水煤气产氢转化过程中(CO H2O=CO2 H2)突破了低温条件下高反应转化率和高反应速率的问题，开发了新一代催化过程。该研究成果已发表在国际著名学术期刊《自然》上，并入选2017年中国科学十大进展。
温晓东说：“我们的研究工作为含碳资源的高效清洁转化利用提供了新的方向，实现了从含碳资源到无碳能源的高效温和转化，为氢能的制备、储存和安全利用提供了新的思路，希望应用于下一代新的高效储氢系统。”
