化工资讯
当前位置:元素商城  >  化工资讯网  >   化工热点资讯   >  《自然催化》简单方程指导清洁能源催化剂的产生
《自然催化》简单方程指导清洁能源催化剂的产生
2018-05-16 09:42:11来源:元素商城

元素百科为您介绍简单方程指导清洁能源催化剂的产生。内布拉斯加州和中国研究人员制定的新指导原则,可以指导设计成本较低、效率较高的催化剂,以加速氢作为可再生燃料的生产。

 简单方程指导清洁能源催化剂的产生.jpeg

内布拉斯加州Xiao Cheng Zeng和他的同事们已经发现了几个对单原子催化剂的性能至关重要的因素:单个原子,通常是金属的,通过周围的分子骨架锚定,能够启动并加速化学反应。

研究团队将这些变量折叠成一个简单的等式,需要进行Zeng所说的“信封式的计算”。这个方程将使研究人员能够很容易地预测原子及其周围材料的选择将如何影响催化性能。迄今为止,研究人员经常依靠费时的试验和错误找到有前途的单原子催化剂。

“所有这些(相关的)信息都可以很容易地从教科书中获得。”Zeng说。“甚至在做实验之前,你也可以很快地看出这是否是制造催化剂的好方法,我们正在简化程序。”

利用这个方程式,研究小组发现了几个原子框架组合,它们近似于贵金属催化剂的性能—— 铂、金、铱——只需花费成本的千分之一。一个用铂原子代替锰,另一个用钴代替铱。

“有两种(主要)方法来降低这些催化剂的价格。”Zeng说。“一种是尽可能少地使用金属,因此单原子催化剂是最便宜的。另一个方向是寻找替代金属,如铁、铝或锌,这些金属非常便宜。”

该小组的两个原子框架组合可以将水分解为其组成部分:一个氧原子和两个氢原子,后者可作为车辆和其他应用的绿色燃料。另外两个候选催化剂帮助氧原子吸收更多的电子,使它们与带正电的氢原子结合,形成水,这是氢燃料电池所需要的副产品。

“目前,这还不是最流行的制氢方式。”Zeng说。“这个行业仍然使用化石燃料来生产氢气,只是比较便宜。所以,这就是我们的动机:降低成本,使所有这些清洁的,产生燃料的反应变得可行。”

侦察报告

研究人员发现,原子的数量和性质直接结合在一个单原子催化剂上,可以深刻地影响其催化化学反应的方式。在某些情况下,催化原子可以附着在其他三个或四个原子上,每个原子本身就是一个五原子或六个原子环的一部分。这个直接网络中的每一个原子对电子也有一个已知的吸引力,这种吸引力的强度进一步影响催化性能。

Zeng说,相邻原子的排列和性质也很重要,就像一条进攻线对于一个固定的,传球的四分卫很重要。他说,该小组的新公式可以作为研究人员的侦察报告,研究人员希望扩大他们人员的长处或掩盖他们的弱点。

Zeng和他的同事认为,这些人员由20多个所谓的过渡金属组成,它们在催化反应中通常比贵金属还糟糕。但研究小组表明,用合适的环境包围钴、铁或其他第二弦原子——有时是由碳原子构成的蜂窝状石墨烯,有时是由氮原子构成的网络——可以提高其性能。

“每一条进攻线都不一样,”曾晶说。“你如何使四分卫的功能在那口袋里最好?你如何在不同的口袋里找到最好的四分卫?

“如果你有一个二星级的四分卫,你需要一个更好的进攻线。即使是后备四分卫也能很好地在正确的路线上运行。”

曾庆红与北京化工大学的同事共同完成了这项研究。这项研究发表在《自然催化》杂志上,并在美国化学学会出版的《化学与工程新闻》杂志上得到了突出报道。


您可能感兴趣的中国化工网栏目: 化学试剂化学元素化学元素周期表CAS查询
元素商城微信公众号
「一个有逼格的公众号」
相关标签: 新能源海洋能  
相关专题: 能源
相关阅读:
●  绿色化学:燃料电池发电的原理及现状
元素百科为您介绍燃料电池发电原理及现状。燃料电池是一种直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效地转化为电能的发电装置。它还具有燃料多样化、排气干净、噪声小、环境污染低、可靠性高及维修性好等优点。 燃料电池的发电原理 燃料电池发电是将所供燃料的化学能直接变换为电能的一种能量转换装置,是通过连续供给燃料从而能连续获得电力的发电装置。 由于其具有发电效率高,适应多种燃料和环境特性好等优点,......
●  北京电动汽车充电站基本设施规划:可保障60万电动汽车需求
元素百科为您介绍:市发改委昨天公布《北京市电动汽车充电基础设施专项规划(2016-2020年)》,提出到2020年,本市充电设施服务网络可保障60万辆电动汽车的充电需求;城市核心区、通州新城、亦庄、延庆冬奥区域的充电服务半径小于0.9公里。 电动汽车充电设施蓝图昨天发布的《专项规划》描绘了北京电动汽车充电设施发展的蓝图。到2020年,本市将基本建成互联互通、智能高效的充电设施服务网络,有......
●  全球页岩油分布以及开发利用现状
元素百科资讯频道:本文主要讲的是关于全球页岩油分布以及开发利用现状的文章。据美国《油气》公布的统计数字,全世界页岩油储量约11万亿~13万亿吨,远远超过石油储量。全球油页岩产于寒武系至第三系,主要分布于美国、刚果、巴西、意大利、摩洛哥、约旦、澳大利亚、中国和加拿大等9个国家。 全球油页岩分布 不完全统计表明,全球油页岩蕴藏资源量是巨大的,估计有10万亿吨,比煤资源量7万亿吨还多40%。......

您确定要从购物车中移除吗???