一种在低温下从氨中生成氢的新催化剂

一种在低温下从氨中生成氢的新催化剂

一种用于低温氨制氢的新型催化剂

朱平

：东京工业大学

据东京工业大学（日本东京）2021年8月31日提供的消息，一种新型催化剂可用于在低温下分解氨生成氢气和氮气（：A new to from at low）。 相关研究成果已于2021年8月19日发表在美国化学会催化（ACS）杂志网站上 - Kiya, Nakao, ,Tian-Nan Ye, Lu, Abe, Niwa, , ,Hideo。 通过 NH2–Mars–van .ACS，2021, 11, XXX, 11005–11015 在 CaNH-Ni 上。 日期：2021 年 19 日。DOI：10.1021/..

当前的全球气候危机和我们迅速减少的能源资源促使人们寻找更清洁的替代燃料，例如氢气。 与化石燃料不同，当氢气在氧气中燃烧时，会产生大量能量，但不会产生有害的温室气体。 不幸的是，当今生产的大多数氢燃料来自天然气或化石燃料，这最终增加了其碳足迹（）。

氨（NH3）是一种碳中性氢化合物（-und），由于其高能量密度和储氢能力而备受关注。 它可以分解释放出氮气和氢气。 氨可以很容易地液化、储存、运输，并在需要时转化为氢燃料。 然而，从氨生产氢气是一个缓慢的反应，需要高能量。 为了加快生产速度，通常使用金属催化剂，这也有助于降低制氢过程中的整体能耗。

近年来研究发现镍是一种很有前途的氨裂化催化剂。 氨吸附在镍催化剂的表面，然后氨中的氮和氢之间的键断裂，它们以单独的气体形式释放出来。 然而，使用镍催化剂获得良好的氨转化率通常涉及非常高的操作温度。

在美国化学会催化（ACS）期刊网站上最近发表的一项研究中，由北野正明副教授领导的日本东京工业大学研究小组描述了一种解决镍基催化剂所面临问题的解决方案。催化剂。 他们开发了一种最先进的酰亚胺钙 (CaNH) 负载镍催化剂，可以在较低的操作温度下实现良好的氨转化率。 博士解释说：“我们的目标是开发一种高效节能的高活性催化剂。在催化剂体系中添加金属酰亚胺不仅提高了催化活性，而且帮助我们揭示了该体系难以捉摸的工作机制”。

研究小组发现CaNH的存在导致催化剂表面形成NH2-空位（NH2-VNH）。 这些活性材料提高了Ni/CaNH的催化性能，其反应温度比镍基催化剂低100℃。 研究人员还开发了计算模型并进行同位素标记，以了解催化剂表面发生的情况。 计算提出了火星范机制（Mars−van），包括氨在CaNH表面的吸附、氨在NH2-空位位点的活化、氮和氢的形成以及空位位点再生的促进镍纳米颗粒。

这种(Ni/CaNH)催化剂具有高活性和耐久性，可用于氨制氢。 同时，这项研究提供的对催化机理的深入理解也可用于开发新一代催化剂。 北野正明博士总结道：“世界正在共同努力建设可持续的未来，我们的研究旨在解决我们在实现更清洁的氢燃料经济道路上面临的问题。”

这是世界低碳使命的一线希望。