工程师设计出生产清洁氢气的新方法

虽然氢在环境中普遍存在，但是生产和收集用于运输和工业用途的分子氢是昂贵且复杂的。同样重要的是，大多数现有氢气生产方法的副产品是一氧化碳，它对人类和动物有毒。

使用新催化方法的杜克工程师已经在实验室中证明，在氢气和无害的二氧化碳和水副产物存在的情况下，他们可以将一氧化碳水平降低到接近零。他们还证明，他们可以通过在比传统方法低得多的温度下重整燃料来生产氢气，这使其成为一种更实用的选择。

催化剂是为促进化学反应而添加的试剂。在这种情况下，催化剂是金和氧化铁(锈)的纳米颗粒组合，但不是传统意义上的。目前的方法依赖于金纳米粒子驱动该过程作为唯一催化剂的能力，而杜克大学的研究人员将氧化铁和金作为催化过程的重点。

该研究发表在5月份的“催化杂志”上。

“我们的最终目标是能够生产用于燃料电池的氢气，”Titilayo“Titi”Shodiya说道，他是杜克普拉特学院机械工程和材料科学助理教授，高级研究员NicoHotz实验室的研究生。工程学。“每个人都对可持续和无污染的生产有用能源的方式感兴趣，而不使用化石燃料，”该论文的第一作者Shodiya说。

燃料电池通过化学反应产生电能，最常见的是氢气。此外，许多工业过程需要氢作为化学试剂，并且车辆开始使用氢作为主要燃料源。

“我们通过我们的系统能够持续生产低于0.002%(百万分之20)的一氧化碳，”Shodiya说。

杜克大学的研究人员通过改变纳米颗粒的配方来达到这些水平，这些纳米颗粒用作反应的催化剂，以氧化富氢气体中的一氧化碳。研究人员说，传统的清洗氢的方法，其效率不如这种新方法，也涉及金-氧化铁纳米颗粒作为催化剂。

“人们一直认为氧化铁纳米粒子只是'支架'将金纳米粒子固定在一起，并且金是化学反应的原因，”索迪亚说。“但是，我们发现增加氧化铁的表面积会大大提高金的催化活性。”

生产可再生能源的最新方法之一是使用生物质衍生的醇基源，例如甲醇。当甲醇用蒸汽处理或重整时，会产生富氢混合物，可用于燃料电池。

“这种方法的主要问题是它还产生一氧化碳，这不仅对生命有害，而且还会迅速损坏对燃料电池功能至关重要的燃料电池膜上的催化剂，”Hotz说。“它不会消耗太多的一氧化碳来破坏这些膜。”

研究人员将反应进行了200多个小时，发现催化剂降低氢气中一氧化碳含量的能力没有降低。

“目前还没有完全了解这一机制。然而，尽管目前的想法是金颗粒的大小是关键，但我们认为进一步研究的重点应该集中在氧化铁在该过程中的作用，”Shodiya说。

杜克大学的研究得到了加州能源委员会和橡树岭联合大学的支持。杜克博士后同事奥利弗施密特和文鹏也是研究团队的一员。

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