能源技术研发

正水分解制氢的新型混合催化剂Energy Daily,2018-07-03休斯顿大学和加州理工学院的研究人员报道了一种廉价的混合催化剂,它能够分解水产生氢气,适合于大规模商业化应用。大多数将水分解成其组分(氢气和氧气)的系统需要两种催化剂:一种催化产氢反应,另一种催化产氧反应。由铁和磷化镍(商业上以镍泡沫形式获得)制成的新催化剂,具有这样的     

在可见光照射下甲醇—水体系光催化脱氢的研究

本文报道了在可见光照射下甲醇—水体系在Rh_2O_3/CdS催化剂上光催化脱氢的研究结果。该反应具有较高的产氢速率(γ_(H2)～0.72mmol/h·80mgCat.·80ml Solution)和能量转换效率(η_E=3.15％)。Rh_2O_3对光生表面空穴的加速转移作用及甲醇氧化对表面初生态氧的快速消耗,使CdS的光腐蚀受到了有效的抑制,显著地改善了催化剂的稳定性。催化剂经连续54小时的光照反应,活性未见有显著下降。本文也对反应机理进行了初步探讨。     

Meso-四(3-甲基吡啶基)锰卟啉的合成及其放氧性能

本文报道了Meso-四(3-甲基吡啶基)锰卟啉的合成,并以它为光敏剂,氧化钌为催化剂,苯醌为电子受体,采用正交法进行了可见光放氧性能试验。试验表明,体系有较高放氧活性,提出了可能的四电子放氧机理。     

制取吸热式气体时的比例控制及其同原料气的关系

吸热式可控气体是由碳氢化合物与空气按一定比例混合,通过装有催化剂的反应罐,在一定温度下经物理化学变化而制得的。实践证明制得合格的气体,除同反应炉的结构,反应温度和催化剂有密切关系外,主要还同空气和原料气的混合比(或氧碳比)有直接关系。反应炉结构,反应温度和催化剂等问题已在有关资料里加以阐明,在这里主要把混合比(或氧碳比)与原料气的关系等问题进行讨论。     

单原子催化剂在氢燃料电池阴极氧还原反应中的研究进展

氢燃料电池是一种高效、环境友好以及零碳排放的能量转化技术,然而高成本的贵金属催化剂阻碍了其规模化应用。单原子催化剂因具有高原子利用率、高催化活性和选择性、低成本等优点,对氧分子表现出优异的催化还原性能,在氢燃料电池中具有广阔的应用前景。如何设计合成高效和低成本的单原子催化剂成为该领域的研究热点。重点综述贵金属单原子催化剂和非贵金属单原子催化剂在氢燃料电池阴极氧还原反应中的研究进展,总结提出增强单原子催化剂氧还原性能的调控策略,包括配位结构、局域环境、双原子对、缺陷位点以及暴露活性位点等调控机制,为从原子尺度设计高效氧还原催化剂提供了思路借鉴,并对氢燃料电池氧还原单原子催化剂的发展机遇与挑战进行了展望。     

实用大容量三电极方形锌空气电池

锌空气电池具有高安全、大容量、低成本和低自放电等特性,因此获得广泛关注.可充电式锌空气电池在商业化过程中最重要的问题在于难以找到合适的双功能催化剂同时长时间实现氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER),而三电极电池结构是一个有效解决此问题的方案.另外,大容量方形锌空气电池在商品化过程中的耐漏液性能极其重要.本文报道了一...     

原位电解合成Ni-B析氧催化剂及其性能研究

以ITO玻片作为基体,在常温常压下采用原位电沉积法制备了Ni-B析氧催化剂。考察了K2B4O7溶液的浓度、温度以及pH值对催化剂的影响和电极反应的Faradaic效率,并通过循环伏安曲线和Tafel曲线考察了Ni-B催化剂的电化学性能,采用XRD、SEM和EDS等分析技术对催化剂的结构、形貌以及组成进行了表征。实验结果表明:原位电解沉积合成的Ni-B析氧催化剂在电解水过程中表现出较高的析氧活性和稳定性,在1mA/cm2电流密度时的析氧过电位约为0.31V。     

稀土钙钛矿型催化剂LaBO3对NOx催化性能及反应机理的研究（Ⅱ …

采用程序升温还原（ＴＰＲ）和Ｘ－光电子能谱（ＸＰＳ）技术研究了稀土钙钛矿型催化剂ＬａＢＯ３,上氧种的化学势、Ｂ位元素的平均价态及催化剂氧种的分布及种类,同时分析了Ｎ２Ｏ的分解反应机理。实验结果表明,Ｂ全离子平均价态升高,氧离子的化学势增大,反应能力增强,催化活性较好;在ＬａＢＯ３化合物上有两类氧种,即低能位的吸附氧和高能位的晶格氧,催化剂表面吸附氧对Ｎ２Ｏ分解有阻抑作用,ＣＨ４的加入能与表面吸附氧     

当前实用和未来发展Pt-非Pt氧还原电催化剂研究进展

燃料电池阴极侧氧还原反应由于其迟缓的动力学,使得贵金属铂成为最为高效的电催化剂,成本高昂,限制燃料电池规模化应用。开发低成本、高性能、可实用氧还原电催化剂尤为重要。基于课题组多年在实用化燃料电池氧还原电催化剂的研究情况,综述面向当前实用和未来发展的铂-非铂电催化剂的研究进展。重点介绍实用化高载量、高活性、高结构稳定性铂基电催化剂合成策略以及在燃料电池膜电极中的性能高效表达,同时阐述非铂碳基催化剂理性设计、可控制备。此外,对该研究方向的发展进行展望,以期加速燃料电池关键材料国产化。     

基于正交法的生物质焦油中苯酚气化制氢研究

采用正交实验法和极差分析法,以苯酚作为生物质焦油模化物,Si C多孔泡沫陶瓷作为催化剂负载体,实验研究不同气化反应条件和不同催化剂制备条件对苯酚气化制氢的H_2产率、气化效率和H_2浓度的影响。结果表明:气化反应温度和催化剂煅烧时间是影响气化指标的关键因素。H_2产率最优时对应的反应条件为气化反应温度800℃,水碳比(S/C)为6,催化剂负载量为6%;H_2产率最优时对应的催化剂制备条件为煅烧时间1 h,煅烧温度700℃,孔隙率为20 ppi。     

稀土钙钛矿型催化剂LaBO_3对NO_x催化性能及反应机理的研究(Ⅱ)──催化剂表面结构及N_2O催化分解反应机理

采用程序升温还原（ＴＰＲ）和Ｘ－光电子能谱（ＸＰＳ）技术研究了稀土钙钛矿型催化剂ＬａＢＯ３上氧种的化学势、Ｂ位元素的平均价态及催化剂氧种的分布及种类,同时分析了Ｎ２Ｏ的分解反应机理。实验结果表明,Ｂ位离子平均价态升高,氧离子的化学势增大,反应能力增强,催化活性较好;在ＬａＢＯ３化合物上有两类氧种,即低能位的吸附氧和高能位的晶格氧,催化剂表面吸附氧对Ｎ２Ｏ分解有阻抑作用,ＣＨ４的加入能与表面吸附氧反应,提供氧空位,促进反应进行;Ｎ２Ｏ在钙钛矿型化合物ＬａＢＯ３上的分解反应属于表面上的催化过程     

硼氢化钠水解制氢催化剂优化的实验研究

分别将氯化钴和柠檬酸作为硼氢化钠水解制氢的催化剂进行实验研究,结果发现,用氯化钴催化硼氢化钠制氢,单位质量产氢量较高,但反应速率较慢;用柠檬酸催化硼氢化钠制氢,单位质量产氢量偏低,但反应速率较快。基于上述实验结果,将氯化钴和柠檬酸按一定质量比混合作为硼氢化钠粉末水解制氢的催化剂进行制氢,结果发现,不仅其单位质量产氢量得到提高,而且其产氢速率也得到显著提升。因此,氯化钴和柠檬酸混合物作为催化剂时,获得产氢量高和产氢速度快的综合性能。     

一步法制备生物质活性炭Co基制氢催化剂

系统考察工艺条件及掺杂Fe、Mn助剂对催化剂催化NaBH_4产氢性能的影响,优化工艺操作参数,以提高催化剂的活性及稳定性。利用扫描电镜仪和X射线衍射仪对催化剂表观形貌及结构进行表征,以探讨催化剂活性的提高机理。结果表明:400℃炭化1 h、800℃活化2 h的工艺条件下,催化剂的催化产氢效果最优,其平均产氢速率为1715.2 mL/(min·g),最高可达2952 mL/(min·g),经循环使用11次后活性仍可保持初始活性的51%。相比于单组份Co-基催化剂,助剂Fe、Mn的引入可有效抑制催化剂活性组分的团聚。一步法工艺制备的Co基催化剂表现出工序简单且良好的催化NaBH_4产氢性能。     

pH值对胶体法制备IrO2催化剂性能的影响

采用胶体法制备IrO_2析氧阳极催化剂材料,通过X射线衍射(XRD)、BET比表面积测试(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安法(CV)和稳态极化曲线(OER)等多种方法对催化剂的物理化学性能进行表征,研究在胶体法中不同的pH值对固体聚合物水电解析氧催化剂的性能影响。结果表明,尽管合成反应的pH值不同,但胶体法合成的IrO_2均可形成金红石相结构,且SEM观察其形貌结构相似;随着反应pH值的不断增大,IrO_2催化剂粉体的比表面积反而略有降低,电化学活性面积也相对减小,然而其析氧反应活性变化规律却与之不尽相同,当pH值为9时,合成的IrO_2催化剂表现出最佳的析氧反应活性。故而,pH值为9的反应条件可作为胶体法制备催化剂的最佳合成条件。     

原位电解制备WO_3/Ni-B_i析氧催化剂

在温和条件(常温、常压、近中性)下原位电解制备WO3/Ni-Bi析氧催化剂,该催化剂具有较好的析氧催化性能(析氧速率为4.50μmol/h,电流密度为1 mA/cm2时析氧过电位为258 mV)。通过电化学方法对其析氧性能和稳定性能进行测试,并通过XRD、SEM、EDS、XPS表征方法对其形貌、结构及组成进行分析。     

单取代四苯基卟啉镁配合物的合成和光合膜放氧性能的研究

本文报道了叶绿体模型,单十六烷氧基取代四苯基卟啉镁配合物的合成及用该卟啉作光敏剂、金属氧化物作催化剂(如RuO_2)、硝化纤维素作固定化粘结剂制成的光合膜,在电子受体[如K_sFe(CN)_6]溶液中用可见光照光氧化水放氧的性能。发现由镁卟啉、RuO_2和K_3Fe(CN)_6组成的光合膜光氧化水放氧体系,类似于光合作用的类囊体膜,具有光化学稳定性好、制备简单、放氧速率高、能重复使用等优点,可用于光合作用模拟研究。     

生物油模型物乙酸水蒸汽催化重整制氢研究

选择乙酸作为生物质快速裂解油(生物油)的模型物,自制了一系列Ni基催化剂,进行水蒸汽催化重整制氢研究,实验结果表明Ni/Al_2O_3催化剂添加碱性氧化物MgO或(与)La_2O_3可以使得催化剂的活性有重大改善。Al_2O_3载体负载Ni金属后能够减缓碳的沉积速率,Ni/Al_2O_3添加MgO与(或)La_2O_3能够有效减少碳的沉积速率。选择催化剂Ni/MgO-La_2O_3-Al_2O_3以反应气中的H_2、CO、CH_4、CO_2产率为考察指标,考察反应温度、水碳比、进料流量对水蒸汽催化重整乙酸制氢反应的影响,获得较佳的条件为:反应温度为750～850℃,水碳摩尔比[W]/[C]为5～9,进料流量为15～25mL/h,H_2产率较高,大于80%。     

限域型贵金属氧还原反应电催化剂研究进展北大核心CSCD

开发高效的氧还原反应电催化剂是实现质子交换膜燃料电池规模化应用的关键技术之一。目前常用的贵金属催化剂成本较高,并且稳定性仍需改善。物理限域是改善催化剂稳定性的有效策略,在不影响贵金属催化剂催化活性的前提下,物理限域层不仅可以抑制催化剂的烧结,还能够减少催化剂在反应过程中的团聚、脱落以及溶解等问题,从而提升催化剂的寿命。本文回顾了近年来用于电催化氧还原反应的限域型贵金属催化剂,主要包括导电聚合物限域、非金属氧化物限域、金属氧化物限域以及碳层限域的贵金属催化剂。根据限域层制备策略不同,重点分析了限域层的孔结构、导电性、致密性、抗腐蚀性与催化剂性能之间的构效关系。着重介绍了实现碳层限域的三种策略,包括“沉积-转化”、“嵌入-转化”以及“一步热解”。分析表明,通过构筑具有丰富孔结构、高导电性及合适厚度的限域层能够在保证活性的同时显著提升催化剂稳定性。最后对全文进行了总结并对当前存在的问题进行了整理,同时对未来限域型催化剂的发展进行了展望。     

Co-Ci析氧催化剂的原位调控制备及性能

通过温度调变,原位电解制备Co-C_i析氧催化剂,70℃条件下所制备催化剂具有微纳米颗粒形貌,其析氧催化性能最佳,析氧速率为29.5μmol/h,电流密度为1 m A/cm~2时析氧过电位为212 mV。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)表征方法对其形貌、结构及组成进行分析,通过电化学方法考察其析氧催化性能和稳定性能。     

新锂—氧电池或可释放全部储能

正据英国《科学新闻》网站近日报道,加拿大科学家在日前出版的《科学》杂志上撰文指出,他们对锂—氧电池进行了重新设计,得到的新电池几乎能将所有储能全部释放,且充放电次数达150次,未来有望为电动汽车、潜艇等提供更可靠、更能源密集的电源。与典型的锂离子电池相比,锂—氧电池的能量密度更大,且由更可持续的材料制成,但它仍未"飞入寻常百姓家"的主要原因在于其寿命不长。研究人员解释,一般锂—氧电池会形成过氧化锂,且产