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研发新型催化剂 点亮氢能汽车未来

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氢能被誉为下一代二次清洁能源,但氢气的存储和输运一直以来是阻碍氢能源大规模应用的瓶颈。水分子是非常丰富的绿色氢源。那么如何让水中取氢的反应在更低温、高效的发生,一直困扰着全世界的科研人员。

2010年,大连理工大学化工学院教授石川在分析一次实验结果时,意外发现了一个新的立方碳化钼材料,它在室温就可以将水解离产生氢气。“正是这个被认为是亚稳态的晶相,为黑暗中摸索前行的我们点燃了希望。”

之后,石川跟北京大学相关的团队合作,经过7年磨砺,研究成果“实现氢气的低温制备和存储”荣获“2017年度中国科学十大进展”。

“传统的氧化物制氢是在较高温下完成的,这就导致水的转化率比较低。我们研发的新型催化材料是碳化物,可以在低温的环境下从水中提取氢,产生氢气。不仅大大提高了转化率,而且提升了氢气的纯度。” 石川说。

该研究通过水和甲醇低温液相重整反应原位产氢,在释放出甲醇中存储的氢气的同时,也解离了等摩尔的水而释放出额外的氢气,同时,甲醇便于运输,因此,成为利用氢能的可行途径。这种反应装置简单、能耗低,容易车载或耦合于聚合物电解质膜燃料电池中,且释放出的氢气重量占比达18.8%。这种“金蝉脱壳”的方法能够有效地解决氢气储存、运输及应用的难题,也让新型催化剂成为绿色转型的中国名片。

石川说,如果说科学领域的发现有什么偶然机遇的话,那么这种偶然的机遇只可能留给那些有准备的人,留给那些具有锲而不舍精神的人,研究工作贵在坚持。

十余年来,石川面向我国能源和环境的重大战略目标,开发新型催化材料和外场耦合催化反应新过程。针对低浓度气体污染物,建立并发展了“存储-再生”循环净化的新方法。从探究关键科学问题到解决实际应用问题,在汽车尾气和室内空气的净化材料以及能源相关的小分子活化等研究方向上,取得了国内外同行认可的创新研究成果。

“我带领团队一直在探寻,如何将分子筛筛分分子的性质用到气体污染物净化中,成为服务人类的治霾神器。分子筛非常智能,它可以选择性地将某些气体污染物富集存储起来,那么难点就是如何原位消除富集的污染物,实现分子筛的循环再利用。目前,我们正与知名环保企业展开深度联合攻关,为守护蓝天贡献自己的科技力量。”石川说。

编辑:敬之

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