在俄羅斯科學(xué)基金會(huì)的支持下，聯(lián)邦研究中心“俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院催化研究所”與國(guó)家技術(shù)研究所“氫能作為低碳經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)”能力中心的專(zhuān)家，正開(kāi)展利用室溫光催化和光電化學(xué)過(guò)程從氨中獲取純氫的研究，該技術(shù)有望處理處理設(shè)施等產(chǎn)生的大量氨。
以氨為原料制氫的研究于21世紀(jì)初起步，近年來(lái)愈發(fā)受關(guān)注，如法國(guó)將建立氨裂解中試裝置。傳統(tǒng)氨分解是熱催化過(guò)程，需在600°C以上進(jìn)行，且催化劑鉑含量為5-10%(重量百分比)。俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院催化研究所工作人員決定研究室溫下的光催化和光電化學(xué)方法，以1%的鉑含量“啟動(dòng)”。
研究人員采用二氧化鈦、氧化鎢、氧化鋅和磷酸銀等半導(dǎo)體，由帶金屬涂層的半導(dǎo)體組成的系統(tǒng)可使轉(zhuǎn)化過(guò)程分兩階段進(jìn)行：氨還原在金屬顆粒上，氧化在半導(dǎo)體表面，電荷空間分離讓過(guò)程更節(jié)能。
除提高能源效率，降低鉑含量也是重點(diǎn)。此前研究表明，可在不損失活性情況下顯著減少鉑用量，甚至找到更便宜替代品。
俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院催化研究所異相催化系研究員迪娜·馬爾科夫斯卡婭稱(chēng)，光催化和光電化學(xué)氨分解的主要優(yōu)勢(shì)是能利用太陽(yáng)能等可再生能源，在室溫和大氣壓下進(jìn)行，降低能源成本，在環(huán)境應(yīng)用方面潛力巨大，可集成到工業(yè)企業(yè)廢水處理系統(tǒng)。太陽(yáng)能光催化反應(yīng)器既能清除水中氨雜質(zhì)，又能產(chǎn)生額外氫氣，形成閉環(huán)，鑒于工業(yè)廢水規(guī)模，該技術(shù)實(shí)際潛力巨大。
目前，科學(xué)家正深入研究已開(kāi)發(fā)催化劑上氨分解的動(dòng)力學(xué)和機(jī)理，這對(duì)評(píng)估技術(shù)實(shí)際潛力至關(guān)重要。未來(lái)，他們計(jì)劃研制氧化還原性能更優(yōu)的復(fù)合光催化劑。
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