铁基催化剂可降低燃料电池成本

<正>据报道,美国能源部太平洋西北国家实验室的研究人员,首次采用铁基催化剂快速、高效分裂氢气发电,使燃料电池的成本大大降低。目前,燃料电池采用铂作为催化剂,其缺点是价格高。而该实验室的研究小组已经开发使用较为便宜的金属,如将镍和铁作为催化剂,可以快速分割氢达到每秒2个分子,接近商业催化剂的效率。燃料电池是通过氢使化学燃料中的电子发电,铂作为催化剂,可以使氢分子爆裂,并形成电流;而更便宜的铁或镍不具备铂金属这种特殊的化学性质,无法取代昂贵的铂。然而,一种存在于自然界中被称为"氢化酶"的分子可使铁分裂氢。     

燃料电池中铁基氧还原催化剂的研究进展

阴极氧还原反应是燃料电池的核心反应之一。目前，用于氧还原反应的催化剂通常是铂基催化剂，普遍存在成本高、对甲醇耐受性差、易CO中毒等缺点，因此，开展非贵金属催化剂的研究显得尤为重要。铁基催化剂因催化活性好、稳定性高、甲醇耐受性好、价格低廉等而备受青睐，最有希望成为铂基催化剂的替代品。该文主要综述了铁基氧还原催化剂，包括含铁化合物催化剂、铁单原子催化剂、铁基合金催化剂、铁基复合物催化剂及其他铁基催化剂的研究现状、催化机理及活性影响因素，并在此基础上阐述了各类催化剂尚待解决的问题和发展方向。     

燃料电池中铁基氧还原催化剂的研究进展

阴极氧还原反应是燃料电池的核心反应之一。目前催化氧还原反应的催化剂通常是贵金属铂,但其普遍存在成本高、对甲醇耐受性差、易CO中毒等缺点,因此开展非贵金属催化剂的研究显得尤为重要。铁基催化剂因催化活性好、稳定性高、甲醇耐受性好、价格低廉等备受青睐,最有希望成为铂基催化剂的替代品。本文主要综述了几类铁基氧还原催化剂的研究现状、催化机理及活性影响因素,并在此基础上阐述了各类催化剂目前尚待解决的问题和发展方向。     

铁基纳米粒子氧还原电催化剂的研究进展

氧还原反应是锌-空气电池等能源转换器件的阴极核心反应,但受限于阴极氧还原反应迟缓的动力学过程,制约了电池的整体效率。Pt/C、RuO₂等贵金属材料是氧还原反应中普遍使用的电催化剂,由于存在成本因素、稀缺性及耐久性不佳等问题,为此寻求成本低廉、高活性、高稳定性的非贵金属基催化剂成为了当前最重要的研究目标。主要阐述了氧还原反应机理、杂原子掺杂铁基纳米粒子催化剂的研究现状,并在此基础上提出了尚待解决的问题和发展方向。     

铁基催化剂光催化还原CO2研究进展

利用可再生清洁能源——太阳能,将CO₂转化为一氧化碳、甲烷、甲醇等,因同时具有提供可持续燃料和解决全球变暖问题的潜力而受到越来越多的关注。铁基材料因具有金属/半导体的特性和独特的电子结构,在光催化还原CO₂领域具有广阔的应用潜力。基于此,各种具有高催化活性的铁基催化剂已经被设计来提高光催化还原CO₂的效率。概述了近年来铁基催化剂在光催化还原二氧化碳中的研究进展,对它们的结构特征和催化活性进行了阐述和比较,最后总结了铁基催化剂在光催化还原CO₂领域中待解决的问题,并展望了未来发展的方向。     

铁基催化剂脱除NO气体的研究现状

对金属铁及其化合物在烟气脱硝过程中的催化作用的研究进展进行了综述。金属铁能够直接催化还原NO为N2,同时铁被氧化为铁的氧化物。当在烟气中补充一定量的还原气体CO,则CO通过还原铁的氧化物以保证金属铁和NO的连续反应,从而提高NO的脱除效率。在典型的模拟烟气条件下铁丝网在900℃以上可达到90%以上的脱硝效率。Fe2O3能有效地还原再燃脱硝过程的中间产物HCN/NH3,从而大幅度提高再燃脱硝的效率。此外,Fe-ZSM-5分子筛也具有催化还原NO的性能。铁催化还原NO的微观反应机理尚需深入研究。     

日本开发直接甲醇燃料电池新型催化剂

日本九州大学的研究小组成功开发了直接甲醇燃料电池用新型催化剂，该催化剂可以提供与现有催化剂同样的性能，但含铂量降低了50％。     

质子交换膜燃料电池非铂电催化剂研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)目前主要催化剂为贵金属Pt基催化剂。然而,Pt价格高、储量低等问题严重阻碍了PEMFCs的商业化进程。发展低成本、高性能的氧还原催化剂是解决铂资源短缺、降低燃料电池成本、实现燃料电池商业化的关键。结合本课题组的研究工作,综述了最近几年非铂催化剂在燃料电池阴极氧还原方面的研究进展,着重探讨了新型氮掺杂碳基纳米材料的设计与制备,并概述了非铂催化剂面临的困难以及未来发展方向。     

氢燃料电池阴极氧还原非金属催化剂研究进展

氧还原反应是制约氢燃料电池效率的重要因素,也是一直以来的研究热点和突破难点.非金属催化剂是近年来新兴的氧还原催化剂,对其的研究对推动燃料电池商业化具有重要意义,本文综述了近年来氧还原反应中非金属催化剂的研究进展,包括氮掺杂碳材料,硼、磷或硫掺杂碳材料,二元掺杂碳材料,最后展望了相关催化剂的未来研究趋势.     

质子交换膜燃料电池阴极催化剂的研究进展

随着时代的发展,环境问题走进人们的视野,绿色可持续发展成了当下共同探讨的话题,而燃料电池(FC)凭借其低污染、低噪声等特点成为理想的动力源之一,质子交换膜燃料电池(PEMFC)是燃料电池的一种,具备启动速度快、电池结构简单等特点,是环保电动汽车发电技术的主要研究方向之一。其中双极板是质子交换膜燃料电池的主要部件,其上附载的催化剂决定着电池的能量转换效率、制造成本及民用价值。催化剂可分为阴极催化剂和阳极催化剂两类,本综述主要围绕阴极催化剂的开发与催化性能的研究情况,从工作原理、优缺点、催化剂及其制备、发展前景等方面进行介绍。     

东京大学开发苯直接合成苯酚的新催化剂

日本东京大学的研究人员开发了用于苯直接合成苯酚的铼沸石催化剂，制备方法是采用化学气相沉积法将甲基三氧化铼沉积到沸石（HZSM-5）4L道中。研究采用分子氧进行氧化反应，当原料转化率为5．5％时，催化剂的选择性达90％，产物收率达5％。     

日东京大学开发用于苯直接合成苯酚新催化剂

日本东京大学的研究人员开发了用于苯直接合成苯酚的铼沸石催化剂，制备方法是采用化学气相沉积法将甲基三氧化铼沉积到沸石（HZSM-5）孔道中。研究采用分子氧进行氧化反应，当原料转化率为5．5％时，催化剂的选择性达90%，产物收率达5％。     

甲醇燃料电池阳极催化剂的试验

用化学还原法制备了碳载镍、银、金三种金属单质催化剂,并研究其对甲醇电催化氧化的活性。用X射线衍射光谱（XRD）、X光电子能谱（XPS）表征催化剂的晶相结构、表面组成及价态形式。XRD测试表明均得到了纯度较高的金属单质,催化剂粒径大小在5 nm-11nm之间,颗粒分布均匀。用循环伏安法测定了不同催化剂对甲醇的电催化氧化的活性,结果表明碳载镍催化剂对甲醇氧化有较好的催化作用,而碳载银和碳载金对甲醇氧化几乎没有活性。     

直接甲醇燃料电池钯基催化剂研究进展

直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极催化剂是直接甲醇燃料电池的关键材料之一。由于钯的价格便宜、储量丰富、在碱性条件下活性较高,成为取代铂作为DMFC的潜在的阳极催化剂。着重介绍了近年来钯基阳极催化剂在碱性条件下对甲醇的电氧化的研究进展,展望了其发展前景。     

非铂燃料电池电催化剂研究进展

商业铂碳催化剂价格高昂,开发非铂材料是推进燃料电池商业化的关键一步。本文首先介绍了燃料电池氧还原反应电催化剂的研究背景,接着分别介绍了非贵金属、非金属以及复合材料的催化剂,并对各类催化剂的活性位点和催化机理进行了简要的评述。其中,过渡金属的氮碳化物成本低廉,具有较高的催化活性以及优异的稳定性,是最有望替代贵金属Pt的一类催化剂。杂原子的掺杂能够改变碳材料的表面电荷分布,提升碳材料的催化活性。将过渡金属的氮碳化物和特殊结构的碳材料有效结合,可以设计出具有双功能的复合材料。最后,针对非铂催化剂存在的问题进行了分析并提出了今后工作的几个方向,为今后非铂电催化剂的研究提供参考。高活性高稳定性的非铂催化剂是未来该领域的重点研究方向。     

直接甲醇燃料电池甲醇电氧化催化剂研究的新动向

概述了直接甲醇燃料电池甲醇电氧化催化剂最近的一些研究情况。电化学沉积法和采用有机金属前驱体、有机溶剂中还原金属化合物制备催化剂的方法可以有效地控制催化剂组成、分布、颗粒大小；铂—金属大环化合物对甲醇的电催化氧化具有很好的催化活性，金属碳化物和钙饮矿类氧化物是可能代替责金属铂而作为直接甲醇燃料电池阳极催化剂的非责金属材料。     

直接甲醇燃料电池在山东问世

一种具有原始创新性和自主知识产权的直接把燃料和氧化剂中的化学能连续不断地转换成电能的直接甲醇燃料电池 4月 2 2日在山东理工大学山东省清洁能源工程技术研究中心研发成功 .这种新型燃料电池是应用山东理工大学清洁能源工程技术研究中心提出的模拟生物酶燃料电池催化剂的思路 ,采用廉价、性能高的模拟生物酶代替当今燃料电池中使用的价格高、资源受限的铂催化剂制成的 .经过近 4年的实验 ,终于取得实验室实验发电成功 .其工作原理为直接将甲醇和水混合物送至DMFC阳极 ,发生电催化氧化反应生成二氧化碳 ,并释放出电子和质子 ,电子从阳…     

铁基高温变换催化剂热力学稳定性分析

铁基高温变换催化剂是当今合成氨工业,尤其是在国内中小型氮肥企业中被广泛采用的催化剂。笔者在文献调研的基础上,以文献发表的、经由试验测定的热力学数据———标准生成自由能为依据,根据热力学中非均相反应体系的有关理论,对铁基高温变换催化剂在变换反应的气氛与温度条件下的热力学稳定性进行了较详细的分析,建立了相关的非均相反应体系的平衡相图和相应的数学表达式。分析表明,在当前的变换工艺中,铁基高温变换催化剂的化学性质并不构成对变换工段节能(这里指降低补充水蒸气量)的障碍。     

铁基高温变换催化剂热力学稳定性分析

铁基高温变换催化剂是当今合成氨工业，尤其是国内中小型氮肥厂中被广泛采用的催化剂。本文在文献调研的基础上，以文献发表的、经由试验测定的热力学数据——标准生成自由能为依据，根据热力学中非均相反应体系的有关理论，对铁基高温变换催化剂在变换反应的气氛与温度条件下的热力学稳定性进行了较详细的分析；建立了相关的非均相反应体系的平衡相图和相应的数学表达式。分析表明，在当前的变换工艺中，铁基高温变换催化剂的化学性质并不构成对变换工段节能（这里指降低补充水蒸气量）的障碍。     

Aalto开发甲醇燃料电池降成本新技术

芬兰Aalto大学研究人员开发出一种能降低燃料电池制造成本的新方法,该方法采用原子层沉淀(ALD)法制取纳米粒子催化剂,使得燃料电池的阳