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新進展:大連化物所實現電催化高效分解硫化氫制氫
發布:lee_9124   時間:2020/1/23 11:27:29   閱讀:59 
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近年來,隨著化石能源使用帶來的環境污染問題日益嚴重,不僅使用清潔可持續的能源社會呼聲越來越高,國家也高度重視清潔能源的發展。氫能因具有原料豐富、燃燒值高、零污染的特點,被視為21世紀頗具發展潛力的清潔能源,也被科學家和大眾寄予了很高的期望。
 
隨著科學技術的不斷提高,科研人員的研究實力也水漲船高,突破了更多的研究瓶頸。近日,中科院大連化物所基礎國家重點實驗室研究員鄧德會團隊研究取得新進展,成功實現了通過電催化高效分解硫化氫來制備高純氫氣。
 
據了解,硫化氫是一種在石油化工中廣泛存在的有毒氣體,但同時也是一種潛在的制氫原料。目前工業上采用克勞斯方法處理硫化氫,但只回收得到硫粉,氫組分以水蒸氣的形式被排放,未能得到有效的利用。而電催化分解硫化氫是一種溫和高效的方法,可以通過陰極析氫、陽極產硫,同時實現氫氣和硫粉的分離與回收。為此,鄧德會團隊未來改變這一尷尬局面,基于其前期在國際上率先提出的鎧甲催化概念,開發了一種新型的石墨烯殼層封裝鈷鎳納米粒子的鎧甲催化劑。
 
通過多個實驗可知,該催化劑在電催化硫化氫體系中,展現出了優異的催化活性和穩定性:優化后的催化劑電解硫化氫制氫所需要的起始電位比電解水制氫低1.24 V;相同電壓下,其電流密度可達貴金屬鉑碳催化劑的兩倍,并遠高于其他貴金屬、金屬氧化物、碳材料等催化材料;在500h的穩定性測試中催化劑也沒有衰減,顯示了其具有很好的耐腐蝕性;陰極產氫法拉第效率更是高達98%,實現了氫氣的高效制備。為了印證該催化劑的可靠性,研究團隊將其應用到工業合成氣中硫化氫雜質(含2%硫化氫)去除并耦合產氫的演示實驗中,在長達1200h的穩定性測試中,該催化劑依然保持優異的穩定性,進一步證實了鎧甲催化劑在分解硫化氫制氫領域的巨大潛力。
 
此外,該研究還得到了國家科技部重點研發計劃、國家自然科學基金委、中科院前沿科學重點研究項目、中科院潔凈能源創新研究院合作基金項目、教育部能源材料化學協同創新中心等的資助。
 
該實驗的成功不僅有助于制備高純氫氣,還為消除硫化氫污染物提供了新思路,不僅如此,催化劑也有望對造紙廠、皮革廠等排放的廢水中存在的大量硫離子污染物電催化去除提供新方法。
 
 
來源:化工儀器網
 
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