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锡在阳光下将废物转化为氢气

2020年12月15日


世界需要使用更少的化石燃料迈向更绿色的未来。未来的一部分能源可能是由氢驱动的,但它需要成本效益高且可持续的生产。

 

最近的两个发现似乎使这一点成为可能,且锡在其中起着核心作用。

 

兰州大学的科学家发现,锡可以依靠太阳光将废弃的甲醛转化为氢气(一种绿色能源)。日本的研究团体进一步证明了锡在醇类转化氢气中的催化潜力。

 

电气、采矿、农业和许多其他行业都会产生甲醛和醇类排放。长期暴露在含有甲醛的空气中会导致健康问题。解决这个问题的方法包括物理吸附、等离子处理和催化氧化。利用太阳光催化转化是一种很有吸引力的替代方法,可以在在温和的条件下以最小的能量输入运行。此外,用这种方法去除醇类和有毒甲醛,可以同时产生氢气,用于推动绿色经济。


钯等贵金属是甲醛制氢的活性催化剂,但其高成本和相对较低的丰度限制了其应用。与第二种成本较低的金属增效剂(如锡)合金化是降低成本的一种方法,同时还能提高催化活性。


来自中国兰州的研究小组发现,钯锡比为1:1的催化剂是在阳光下将甲醛转化为氢气的最佳配方。在钯中添加锡可以使催化剂的活性提高200%,这意味着氢气的生成速度更快。钯锡合金催化剂还可以吸附少量的氧气,提高了制氢效率。在1mol/L甲醛的浓度下,每升每小时可产生530微摩尔的氢气。

 

位于神奈川的日本研究团队试验了锡氧化物(Sn3O4)催化剂,利用阳光从醇类中制取氢气。他们发现这种催化剂的层状原子结构比其他一些金属催化剂提高了制氢速率。当暴露在锡氧化物催化剂和阳光下时,八种不同的醇可以成功地生成氢气。

 

我们的观点:根据国际能源机构(IEA)的数据,自1975年以来,氢需求增长了三倍多,预计这一数字将迅速增长。目前,几乎所有的氢都是由化石燃料提供的,每年释放约8.3亿吨二氧化碳。因此,各国要减少碳排放,就应该找到替代的制氢机制。本文描述的方法提供了几乎没有能量输入的工艺,是一种超低碳制氢的替代方案。包括钼、镍和铁在内的一系列金属已被评估为催化剂。这项工作继续推动的同时把锡作为候选材料,体现了锡的良好使用性能。


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