西安交大研发新型析氢铂非贵金属合金纳米催权衡

西安交大研发新型析氢铂非贵金属合金纳米催化剂 成本较低

6月28日，了解到，西安交通大学前沿科学技术研究院高传博教授课题组利用表面硫修饰的铂—非贵金属合金纳米线作为催化剂，在碱性条件下实现了高效的电解水析氢性能。这一成果发表在最新出版的国际化学领域权威期刊《德国应用化学》上，该催化剂是通过简单的水热方法合成的，具有较低的制备成本。

我们都知道，2个氢原子与1个氧原子相结合便构成了一个水分子。氢气在氧气中易燃烧释放热量，然后氢便和氧结合并生成水。由于氢、氧结合不会产生CO2、SO2、烟尘等污染物，所以氢被看作是未来理想的洁净能源，有“未来石油”之称。也可用于燃料电池中，氢能和燃料电池技术将会彻底改变全球能源系统的发展方向。

氢是自然界最丰富的元素，它存在于淡水、海水之中，也存在于碳氢化合物和一切生命物质中。我们常说：“水是生命之源”，而水的源头便是氢，氢是“水之源”， 追本溯源，氢才是我们这个星球中一切生命的真正源头。地球表层三分之二的面积，都由水覆盖着、主宰着，而其中的三分之二都由氢构成。因此，氢能若能加以开发利用，对于我们人类而言，是取之不尽用之不竭的能源。所以，国内外对氢能的开发研究正方兴未艾，将其作为一个国家国计民生的重大战略措施来看待。可以这样说：氢能将是本世纪能源发展的一大方向。

现有制氢技术之弊

就目前而言，氢能作为“二次能源”，国际上的氢能制备来自于矿石燃料、生物质和水，工艺主要有电解制氢、热解制氢、光化制氢、放射能水解制氢、等离子电化学法制氢和生物制氢等。在这些方法中，除了生物制氢技术外。其它方法都是通过自然界中已经存在的碳氢化合物——天然气、煤、石油等一次能源中提取出来的，这种方法制取所得的氢，已经成为了二次能源，它不仅消耗掉了相当大的能量，而且所得效率相当低；并且在其制取过程还对环境产生了污染。

加强法援案件质量监督 电解水制氢技术是目前应用较广且比较成熟的方法之一。以水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形式一定的能量，则可使水分解成氢气和氧气。提供电能使水分解制得的氢气的效率一般在75％——85％。其中工艺过程比较简单，也不会产生污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制。目前电解水的工艺、设备均在不断的改进，但电解水制氢能耗仍然很高。

烃类水蒸汽重整制氢。烃类水蒸汽重整制氢反应是强吸热反应，反应时需外部供热。热效率较低，反应温度较高，反应过程中水大量过量，能耗较高，造成资源的浪费。

重油氧化制氢重整方法，反应温度较高，制得的氢纯度低，也不利于能源的综合利用。

因此，用这些方式来制取氢，不仅要付出很高的制造成本，还要付出环境代价，而利用效率却相当低。假如用这种形式来满足我们对能量的需求，而仅仅为了达到在对能源的末端消费中避免污染，则无疑是舍近求远，得不偿失，是绝对不可取的，还不如直接利用这些化石能源的好。我们都知道，2个氢原子与1个氧原子相结合便构成了一个水分子。氢气在氧气中易燃烧释放热量，然后氢便和氧结合并生成水。由于氢、氧结合不会产生CO2、SO2、烟尘等污染物，所以氢被看作是未来理想的洁净能源，有“未来石油”之称。也可用于燃料电池中，氢能和燃料电池技术将会彻底改变全球能源系统的发展方向。

碱性条件下的析氢反应是电解水制氢和氯碱工业的主要反应之一。这一反应通常需要在较高的过电势下才能进行，因此导致严重的电能损耗。制备高效催化剂以降低这一反应所需的过电势有望显著降低这些应用中的电能损耗。

针对这一问题，研究人员将传统化学镀基本原理借鉴到纳米材料的制备中，在水相体系中合成出一系列形貌、组成和尺寸可控的、表面硫修饰的铂—非贵金属合金纳米线作为该反应的催化剂。他们通过亚硫酸盐的引入有效克服了金属盐还原电位之间的巨大差异，实现了铂盐与非贵金属盐的共还原，成功制备了一系列超细铂—非贵金属合金纳米线（直径约2.6nm）。亚硫酸盐的引入还导致了纳米线表面的硫修饰，在超细纳米线的表面构筑了大量原子级别的铂/非贵金属—硫界面，从而在碱性条件下具有优异的析氢活性。结果显示，含3μg铂的纳米线在70mV的过电势下可得到的活性为商业铂碳催化剂的5.1倍，也优于先前报道的催化剂。该类材料有望在实际应用中实现优越的性能及更低的电能损耗。