燃料電池車中采用低溫催化法從甲醇中提取氫

研究人員近日開(kāi)發(fā)出一種高效低溫催化方式能夠從甲醇中提取氫。通過(guò)這種方法能夠在65-95℃的環(huán)境下轉(zhuǎn)換氫原子，并且能夠達(dá)到良好的催化劑周轉(zhuǎn)頻率（4700個(gè)/秒），在1摩爾催化劑失效前，可將35萬(wàn)個(gè)甲醇分子轉(zhuǎn)化成氫原子。因此，研究人員認(rèn)為利用甲醇作為氫原子的載體是可行的。

氫燃料電池汽車的技術(shù)挑戰(zhàn)之一就是車載容量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)能否儲(chǔ)存足夠的氫原子。甲醇在室溫下為液體，其中包含12.6%的氫氣。然而，目前的用于量產(chǎn)化的甲醇重塑技術(shù)在高于200℃、壓力在25-50巴的環(huán)境下，限制了其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。

制氫反應(yīng)圖：甲醇和水以4比1的體積比混合，以0.5摩爾/升的氫氧化鈉作為催化劑，在72℃的溫度環(huán)境下生成氫和其它氣體

研究人員目前致力于在低于100℃的環(huán)境下完成水相甲醇脫氫過(guò)程。從最初的脫氫甲醇分解成氫氣與甲醛，水促進(jìn)甲醛轉(zhuǎn)化成甲酸和氫，最終脫氫后的甲酸形成氫氣和二氧化碳。

釕錯(cuò)合物（ruthenium complexes）幫助低溫水相甲醇脫氫過(guò)程高效進(jìn)行，一個(gè)中心釕原子被一個(gè)氮原子以及兩個(gè)氧原子夾緊形成一個(gè)有機(jī)基團(tuán)。

所有的實(shí)驗(yàn)過(guò)程都在惰性氣體（氬氣）環(huán)境下進(jìn)行。將MeOH和H2O以一定比例混合，并含有規(guī)定數(shù)量的堿，加熱混合物30分鐘使反應(yīng)達(dá)到平衡。

研究小組發(fā)現(xiàn)，有以下幾個(gè)因素能影響催化劑的活性：堿性水溶液（即甲醇）的濃度，溶劑（即水）的含量、環(huán)境溫度。系統(tǒng)（即甲醇水溶液）在堿性水溶液環(huán)境下存放3周后，其化學(xué)性質(zhì)依舊穩(wěn)定。一旦溶液的相對(duì)濃度達(dá)到穩(wěn)定的值后，溶液中的甲醇能夠通過(guò)均相催化而得到氫，最終溶液中氫氣與二氧化碳的比值為3：1。