美国研发新纳米材料 可高效从醇中提取氢气

盖世汽车新闻氢是一种可持续的清洁能源，不排放有气体，可以为交通、发电和金属制造等多个行业增加价值。储存和运输氢气的技术弥合了可持续能源生产和燃料使用之间的差距。更高效的氢气输送系统可以为固定电源、移动电源和移动汽车等应用带来许多好处，使其成为氢气经济不可或缺的一部分。然而，传统的氢气储存和运输技术非常昂贵，并且容易受到氢气污染。因此，研究人员一直在寻找可靠、低成本和简单的替代技术。

据外媒报道，美国劳伦斯伯克利国家实验室的一组研究人员设计并合成了一种高效材料，可以加速从醇中提取氢气。这种材料是由固定在2D基底上的微小镍金属簇组成的催化剂。研究团队发现，这种催化剂可以有效地加速从液体化学载体中去除氢原子的反应，而且这种材料非常坚固，由丰富的金属而不是现有的贵金属制成，这有助于使氢成为各种应用的能源。这类用作催化剂的化合物通常用于加速化学反应的速率，而化合物本身不被消耗，但可以将特定分子保持在稳定的位置或作为中间体，以确保重要化学步骤的顺利完成。至于可以从液体载体产生氢气的化学反应，最有效的催化剂通常由昂贵的金属制成。然而，这种催化剂通常价格昂贵，储量有限，并且容易受到污染。然而，由普通金属制成的更便宜的催化剂通常具有较低的效率和较差的稳定性，这限制了它们在制氢工业中的活性和实际应用。为了改进由丰富金属制成的催化剂，研究人员改变了策略，将重点放在小而均匀的镍金属簇上。这种类型的金属簇是非常重要的，因为它允许一定量的材料最大限度地暴露于活性表面。然而，金属团簇也容易聚集在一起，导致反应能力有限。研究人员设计并进行了一项实验，通过在2D基板上沉积1.5纳米大小的镍簇来防止金属簇聚集。2D基板由硼和氮制成，设计为原子大小的凹槽网格形状。镍簇将均匀而牢固地固定在凹槽中。这种设计不仅防止了金属团簇的聚集，而且通过与镍金属团簇直接相互作用，大大提高了催化剂的热化学性能，从而提高了其整体性能。研究人员利用详细的X射线和光谱测量，结合理论计算，揭示了许多地下条件及其在催化反应中的作用。伯克利实验室使用先进的光子源工具和计算建模方法来确定当微小的镍金属簇形成并沉积在2D基板上时，2D基板的物理和化学财产的变化。研究团队提出，当金属团簇占据基底的原始区域并与附近的边缘相互作用时，材料就会形成，从而保留微小尺寸的金属团簇。这种小而稳定的金属簇促进了氢气与液体载体的分离，使催化剂具有优异的可分离性、生产率和稳定性。计算表明，催化剂的尺寸使其比具有最佳性能的其他催化剂更具活性。研究人员通过模型和计算揭示了微小金属团簇独特的几何和电子结构。大量暴露的金属原子聚集在这样的小团簇上，较大的金属颗粒对氢载体更具吸引力。这种暴露的原子还可以减缓氢从载体上分离的过程，并防止形成可能堵塞团簇表面的污染物。因此，在制氢反应的关键步骤中，这种材料可以保持不受污染。这种类型的催化和抗污染性能被有意引入2D基底，最终导致簇能够保持较小的尺寸。在这项研究中，研究人员成功地创造了……

eaper，易于获得，是一种稳定的材料，可以帮助从液体载体中去除氢气，使氢气能够用作燃料。这项研究基于美国能源部的计划，旨在研究能够满足能源效率和可再生能源办公室氢气和燃料电池对储氢材料要求的储氢材料，并优化未来用于汽车的材料。未来，伯克利实验室团队将进一步完善其修饰2D基质的策略，为小金属团簇提供支持，从而开发出更高效的催化剂。这项技术有助于优化从液体化学载体中提取氢气的过程。

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