大連化物所實現常溫常壓製備高純度氫（qīng）氣

近日，中科院（yuàn）大連化物所催化基礎國家重點實驗室鄧德會研究員團隊首次提出並實現了一種高能量效率製備高（gāo）純氫氣（>99.99%）的新（xīn）策略：室溫電化（huà）學水汽變換（EWGS）反應。相關結（jié）果全文發表在《自然-通訊》（Nat. Commun.）上。

目前，工業上大規模製備氫氣的主要方法為水（shuǐ）汽變換（huàn）（WGS）反應，一方麵，該反（fǎn）應過程條件苛刻，通常需要在（zài）高溫（wēn）（180℃～250℃）和高壓（1.0～6.0MPa）的（de）條件下進（jìn）行。另一（yī）方麵，WGS反（fǎn）應除了需要苛刻的反應條件，其（qí）反應產物往往含有約1%～10%的一氧化碳殘留物，以（yǐ）及（jí）二氧化碳和甲烷等副產物，需要進一步的（de）分（fèn）離純化才能進行下遊的應用。

鄧德會團隊經過長期探索，結合電化學反應原理，巧妙地將WGS的（de）氧（yǎng）化還（hái）原反應拆（chāi）分為彼（bǐ）此（cǐ）分離的（de）兩個半反應，首次提出了一種能在常（cháng）溫常壓下直接製備高純氫氣的電化學水汽變換概念。

在EWGS反應中，一（yī）氧化碳在陽（yáng）極（jí）發生氧化（huà）反應生（shēng）成二氧化碳，二氧化碳與電解質（zhì）KOH進一步反應生成碳酸鉀（jiǎ），這樣避免了二氧化碳的排放；同時水在陰極直接被還原生成高純（chún）氫氣。並（bìng）且巧妙地利用陰離子交換膜將陰陽兩極分隔開，在保持溶液離（lí）子（zǐ）平衡的同（tóng）時還能夠分隔兩極產物，從原理上避免了傳統WGS反應中氫氣需要分離提純的弊端。

該團隊還通過在催化劑中添加銅(Cu)合成鉑銅(PtCu)催化劑，進而提高催化劑的活性和穩定性。在常溫常壓條件下（xià）實現99.99%高純氫的製備並且達到接近100%的產氫法拉第效率。並通過與大連化物所蘇海燕研（yán）究員等合作，通過理論計（jì）算的方法證明了Cu的（de）引入可以有效減弱一氧（yǎng）化碳（CO）在鉑(Pt)上的吸（xī）附，進而有效避免催化劑的中（zhōng）毒，實現該催（cuī）化劑在（zài）EWGS反應中的高活性和高穩定性。

相比於（yú）傳統的（de）WGS反應，EWGS是一種完全不同的並可以在室溫常壓下進行的高效催化（huà）過程，這為低能耗生產高純氫氣提供了新思路。