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新型金属制氢催化剂

2019/10/15 15:33:552099

据fuelcellworks网站报道，美国西北太平洋国家实验室(PNNL)开发了一种新型的镍基催化剂。这种催化剂可以使电子和质子结合形成氢分子，以较小的体积储存能量。而在需要能量时，催化剂破坏氢分子中的单键并释放能量。

催化氢气的反应看似简单，事实上却相当复杂，包括许多步骤，如拆分氢分子，移动质子和电子，以及使其重新结合。分子电催化研究中心已经对镍基催化剂进行了两年多的研究，镍的储量充足，且成本较低。在这种催化剂中，几条分子链或配体缠绕附着在镍活性位上，将分子、质子和电子运输至或移出活性位。研究小组系统考察了配体尺寸、结构和性能的改变对反应的影响，利用核磁共振波谱法和电化学测试方法表征各类催化剂的特性，并对其催化性能进行测试。测试中向催化剂通入氢气，然后测量产生的电流。其后研究人员使用复杂的数学公式计算反应的速率和效率。研究结果证明催化剂效率高，能量损失小。其中能量损失由过电势决定，过电势为实际消耗的能量与理论所需能量之比。此类催化剂的过电势较通常使用的催化剂低，但反应速率仍然较慢。研究小组通过调整配体的分子结构，使质子的运输速度加快，从而加速反应。研究小组将找出导致反应速率变慢的各种因素，并研究如何加速反应，直到获得所希望的速率。