降低電解制氫成本的催化劑技術(shù)

水電解法廣泛用于制氫業(yè)，但是電解制氫的催化劑由于制備時(shí)需要高溫、高壓等條件，成本比較高。由Avium能源公司創(chuàng)立的美國(guó)堪薩斯大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)業(yè)務(wù)中心開(kāi)發(fā)了一種新的催化劑技術(shù)，該技術(shù)可以簡(jiǎn)化堿液電解系統(tǒng)所需高性能催化劑的制備工藝，從而降低電解制氫成本。

Avium公司的專利合成技術(shù)只采用水作為唯一的溶劑，而且只有微波加熱步驟需要用能。該技術(shù)可以得到高活性的雙元素矩陣結(jié)構(gòu)（DEM）催化劑。傳統(tǒng)的催化劑制備要依賴鉑或銥等貴金屬，Avium催化劑可采用多種產(chǎn)量豐富的金屬，如鎳和鐵。這種微波合成技術(shù)可使金屬均勻分散，有利于極大增加DEM結(jié)構(gòu)中活性中心數(shù)量。Barforoush解釋，提高催化劑效率的關(guān)鍵是DEM 中的雙元素產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，與傳統(tǒng)只有單一金屬的催化劑相比，這種催化劑結(jié)構(gòu)能加快動(dòng)力學(xué)反應(yīng)。

同質(zhì)子交換膜電解系統(tǒng)相比，通常堿液電解系統(tǒng)產(chǎn)能較小；但Avium公司的技術(shù)正在縮小兩者的差距，同時(shí)降低堿液電解的成本。在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的贊助下，Avium 公司正在開(kāi)發(fā)一種商業(yè)規(guī)模的DEM堿液電解槽，據(jù)稱在同等電壓條件下，這種電解槽的生產(chǎn)率是傳統(tǒng)堿液電解槽的2 ～4 倍。為此，Avium 正在努力實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模合成催化劑、制備電極，最終目標(biāo)是制備能力達(dá)到4 kg/d的DEM電解槽，該電解槽將在加利福尼亞一座加氫站進(jìn)行示范應(yīng)用。