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澳洲研究人员将采矿废料用于催化剂 可降低氢燃料生产成本

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58京牌 ,研究人员发现了一种方法,可在潜在低成本催化剂中使用部分采矿废料,以生产氢燃料。

(图片来源:昆士兰科技大学)

通过水裂解反应生产氢气,需要用稀有的铂(1450美元/盎司)、铱(1370美元/盎司)和钌(367美元/盎司)来触发反应,或者是价格更低但略具活性的金属,包括钴(70000美元/吨)、镍(26000美元/吨)和铁(641美元/吨)。

昆士兰科技大学化学物理学院(QUT School of Chemistry and Physics)和昆士兰科技大学材料科学中心(QUT Centre for Materials Science)的Ziqi Sun教授和昆士兰大学化学工程学院(School of Chemical Engineering at the University of Queensland)的Hong Peng博士领导了一项研究,仅使用少量这些活性金属,就可以制造出一种新催化剂。研究人员将这些活性金属与采矿废料中的长石、铝硅酸盐岩石矿物结合在一起。据介绍,为了处理这些矿物废料,有的公司大约需要每吨花费30美元。

在这项实验中,研究人员使用带纳米涂层的热活化长石,来触发水裂解反应,该纳米涂层中仅含1-2%的低成本活性金属。Sun教授表示:“水分解涉及两类化学反应,一类是与氢原子发生反应,另一类是与氧原子发生反应,以使其分开。新的纳米涂层材料激发了析氧反应,该反应控制着整个水分解过程的整体效率。”

研究人员表示,镀钴长石最为有效,而且对新催化剂进行优化,可以看到其表现优于原始金属,甚至可以媲美铂金属的卓越效率。对于锂离子电池和其他依赖电化学转换的可持续能源解决方案来说,新催化剂可能还有助于降低成本。“像特斯拉这样的公司,可能会将这项技术用于能源生产、新电池技术等先进的能源储存解决方案,以及可再生燃料。”

研究人员希望在中试规模上测试这些催化剂。Sun教授表示:“澳大利亚拥有丰富的铝硅酸盐,而且这种改性过程很简单,因此,这种新型催化剂很容易实现工业化生产。”

长石约占地壳含量的60%。铝硅酸盐在化学上是惰性的,然而加热造成的缺陷,有利于化学反应和电子传输。Peng博士表示:“铝硅酸盐普遍存在于各种采矿尾料中,价格非常便宜,矿业公司通常需要花钱处理这些尾料。”

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