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新进展:大连化物所实现电催化高效分解硫化氢制氢

2020年01月20日 08:49:42来源:化工仪器网点击:5439


  【化工仪器网 行业动态】近年来,随着化石能源使用带来的环境污染问题日益严重,不仅使用清洁可持续的能源社会呼声越来越高,国家也高度重视清洁能源的发展。氢能因具有原料丰富、燃烧值高、零污染的特点,被视为21世纪颇具发展潜力的清洁能源,也被科学家和大众寄予了很高的期望。
 
  随着科学技术的不断提高,科研人员的研究实力也水涨船高,突破了更多的研究瓶颈。近日,中科院大连化物所基础国家重点实验室研究员邓德会团队研究取得新进展,成功实现了通过电催化高效分解硫化氢来制备高纯氢气。
 
  据了解,硫化氢是一种在石油化工中广泛存在的有毒气体,但同时也是一种潜在的制氢原料。目前工业上采用克劳斯方法处理硫化氢,但只回收得到硫粉,氢组分以水蒸气的形式被排放,未能得到有效的利用。而电催化分解硫化氢是一种温和高效的方法,可以通过阴极析氢、阳极产硫,同时实现氢气和硫粉的分离与回收。为此,邓德会团队未来改变这一尴尬局面,基于其前期在国际上率先提出的铠甲催化概念,开发了一种新型的石墨烯壳层封装钴镍纳米粒子的铠甲催化剂。
 
  通过多个实验可知,该催化剂在电催化硫化氢体系中,展现出了优异的催化活性和稳定性:优化后的催化剂电解硫化氢制氢所需要的起始电位比电解水制氢低1.24 V;相同电压下,其电流密度可达贵金属铂碳催化剂的两倍,并远高于其他贵金属、金属氧化物、碳材料等催化材料;在500h的稳定性测试中催化剂也没有衰减,显示了其具有很好的耐腐蚀性;阴极产氢法拉第效率更是高达98%,实现了氢气的高效制备。为了印证该催化剂的可靠性,研究团队将其应用到工业合成气中硫化氢杂质(含2%硫化氢)去除并耦合产氢的演示实验中,在长达1200h的稳定性测试中,该催化剂依然保持优异的稳定性,进一步证实了铠甲催化剂在分解硫化氢制氢领域的巨大潜力。
 
  此外,该研究还得到了国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、中科院前沿科学重点研究项目、中科院洁净能源创新研究院合作基金项目、教育部能源材料化学协同创新中心等的资助。
 
  该实验的成功不仅有助于制备高纯氢气,还为消除硫化氢污染物提供了新思路,不仅如此,催化剂也有望对造纸厂、皮革厂等排放的废水中存在的大量硫离子污染物电催化去除提供新方法。
 
  参考资料来源:中国科学院、百度百科
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