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基于过渡金属电催化析氢催化剂的研究进展

2020-11-13邱雯曦钟辉云周礼仕王爱萍

工业催化 2020年9期
关键词:催化剂

邱雯曦,钟辉云,周礼仕,王爱萍

(1.四川卫生康复职业学院药学系,四川 自贡 643000; 2.四川卫生康复职业学院基础医学部,四川 自贡 643000)

全球能源消耗逐年增加,能源已成为制约国家经济发展的重要因素。化石能源(石油、煤炭、天然气)不仅贮藏有限,使用过程中会产生一系列环境问题,如温室效应。氢被广泛认为是一种环境友好燃料,无污染可再生,且燃烧值高和储量丰富。目前,制氢方法主要有:传统化石燃料重整法[1]、活泼含氢化合物或金属的水解[2]和水分解[3]。传统化石燃料重整法是目前工业制氢的主要方式,首先将天然气、原油和煤类等化石燃料中的碳转化为CO,再通过水蒸气变化反应产生H2,同时CO被进一步氧化成CO2。此方法在产生氢气的同时会排出大量CO2,且由于化石燃料常含有N、S元素,会产生氮硫氧化物等废气,加剧能源危机及环境污染。显然这是一种难以实现可持续发展的制氢方法[4]。活泼含氢化合物或金属的水解制氢可快速制氢,但是这些原料的生产过程会造成严重的环境污染,不符合绿色发展的初衷[5]。太阳光催化水分解制氢,绿色、可再生和无污染,但是产生氢气的效率慢,不适宜大规模、快速的工业化生产[6]。电解水制氢与前面几种方法相比,能有效利用可再生清洁能源(如风能、太阳能)作为驱动力[7],改变外加电压还可以调节氢气产生速率从而实现大规模制氢。本文综述基于过渡金属电催化析氢催化剂的研究进展。

1 电解水制氢

1.1 工作原理

电解水装置包括电源、阳极、阴极和电解液。……

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