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王双印教授团队,最新JACS:优化甲醇脱氢!
来源: 时间:2024-04-16 10:58:41 浏览:1309次

第一作者:Wu YujieHuang Gen

通讯作者:朱晓蓉副教授、陶李副教授、王双印教授

通讯单位:南通大学、湖南大学

DOI: 10.1021/jacs.3c13240.



研究背景



氢气(H2)作为清洁能源具有巨大潜力,但其易燃性限制了储存和运输。甲醇作为液氢载体备受关注,但甲醇蒸汽重整和甲醇辅助水分解提氢过程会排放大CO2,加剧环境危机。因此,生产H2和CO的高效甲醇转化工艺成为实现可持续发展的关键。尽管水相中分子催化选择性甲醇脱氢具有吸引力,但高压、氧化剂需求和反应不连续性阻碍其应用。多相甲醇脱氢可在常压下连续释放H2和CO,但受到热力学和动力学限制,需要高温和氢气纯化过程,增加了成本。基于此,王双印教授团队通过在聚苯并咪唑(PBI)膜电解槽中桥接热催化甲醇脱氢反应和电化学氢转移过程,成功降低了甲醇脱氢的能垒并打破了其热力学平衡限制,实现了甲醇向H2的转化。



文章要点



1、电催化耦合实现甲醇脱氢过程的优化:利用电催化立即将H2产物从阳极转移到阴极,从而改变热力学平衡,增加H2和CO2的产量,并减轻对高温的需求。这种电催化耦合的方式不仅提高了甲醇脱氢的效率,还有助于减少能源消耗和碳排放。

2、双层阳极结构的设计与应用:设计并应用了具有Ru/C + Pd/C催化层的双层负极结构,有效减轻了CO中毒现象,并实现了有效的H2分离。这种结构不仅增强了析氢过程,还显著提高了H2的产率(达到558.54 mmol·h-1·g-1)和纯度(99.9%),超过了单独甲醇脱氢的性能。



图文展示



1.电池与热电化学耦合催化过程的示意图

图2. H2和CO生产率

3.各种电池电压下性能

4.机理研究

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全部 3小时前 四川
文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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