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王雙印教授團隊，2023年度最后一篇Angew.！
來源： 時間：2024-01-02 15:32:37 瀏覽：1201次

第一作者：Qie Liu、Shiqian Du、Tianyang Liu

通訊作者：王雙印教授、陶李助理教授

通訊單位：湖南大學

DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202315157.



研究背景



氫氣（H2）作為下一代能源引起了廣泛的研究興趣，但氫氣生產和運輸的高成本嚴重制約了其廣泛的應用。甲醇（CH3OH）具有體積能量密度大、H/C摩爾比高、可再生等優(yōu)點，是一種有前景的氫載體，實現了原位制氫/低成本利用的可能性。開發(fā)高效的甲醇制氫反應對緩解能源危機和環(huán)境問題具有重要意義。傳統(tǒng)的甲醇制氫方法主要有甲醇分解、甲醇蒸汽重整（MSR）、甲醇部分氧化、甲醇自熱蒸汽重整等，其中MSR是最發(fā)達、最常用的方法，主要包括甲醇分解和水氣轉換反應。然而，其條件苛刻，凈化過程復雜?；诖?，湖南大學王雙印教授和陶李助理教授等人報道了通過將電催化反應耦合到聚合物電解質膜電解反應器中的MSR中，開發(fā)了一種高效的電化學輔助MSR反應，用于在較低溫度（~140 °C）下生產純H2。



文章要點



1、通過電化學輔助，加速了甲醇脫氫和水氣轉換反應兩個關鍵限速步驟，這是由于施加電位降低了甲醇脫氫能，促進了H2O解離成OH*。此外，氫氧化還原過程降低了H2分壓，進一步促進了MSR。

2、研究發(fā)現，這些優(yōu)點的結合不僅有效降低了MSR溫度，而且在180 ℃、0.4 V的低電壓條件下，實現了505 mmol H2 gPt-1 h-1的高產氫率，H2選擇性高達99%，生產率是傳統(tǒng)MSR的30倍左右。本研究為高效制備高純度氫提供了一條有希望的途徑，并將其推廣到設計其他催化反應工藝中。



圖文展示



 圖1.高溫電化學催化甲醇制氫原理圖與性能


 圖2.不同條件下EMSR系統(tǒng)生成H2的性能

 圖3.不同條件下的性能


 圖4.理論計算

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全部 3小時前 四川
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