這一工作也顯示出應(yīng)用于低溫Pt-催化的WGS反應(yīng)(部分氧化的Pt-堿-O2類型),擁有新的活性中心。研究人員發(fā)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)是高度有效的,而且成本低,這種催化劑負(fù)載在標(biāo)準(zhǔn)的、廉價(jià)的金屬氧化物載體上。
據(jù)美國能源部統(tǒng)計(jì),美國現(xiàn)需用氫氣約900萬噸/年,生產(chǎn)商通過天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化方法占制氫量約95%,在催化過程中,蒸汽與甲烷反應(yīng)產(chǎn)生合成氣(一氧化碳與氫氣)。
在WGS反應(yīng)中,從通過蒸汽重整產(chǎn)生的氫氣中去除剩余的一氧化碳,WGS反應(yīng)是所有碳基燃料加工中的關(guān)鍵步驟,旨在用于生產(chǎn)和改質(zhì)氫氣。工業(yè)中使用的WGS催化劑常規(guī)情況為以氧化鋅和氧化鋁為載體的銅基催化劑,這種銅基催化劑會(huì)被起火(當(dāng)暴置于空氣中時(shí)會(huì)自發(fā)地著火)。
在低溫燃料電池中應(yīng)用,WGS催化劑必須是不可起火的,要在寬溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)活性,并且在頻繁開停工操作循環(huán)時(shí)要穩(wěn)定。為滿足這些要求,
研究人員考慮采用鉑族金屬作為替代。然而,鉑價(jià)格昂貴,必須使它以很細(xì)的顆粒分布在較高能的載體上,如稀士氧化物二氧化鈰上,它可有效地應(yīng)用于低溫水汽變換反應(yīng)。鈰是更豐富的稀土元素。
Tufts大學(xué)的研究人員在低溫水汽變換反應(yīng)中,用鈉可改進(jìn)鉑的活性,甚至以惰性材料如二氧化硅為載體時(shí)。也發(fā)現(xiàn),鈉或鉀離子有助于使催化活性中心穩(wěn)定。
新的催化劑僅含有微量鉑,有低溫下也有效。其結(jié)構(gòu)為一系列有特定排布的少數(shù)原子組成的小的團(tuán)簇,每一團(tuán)簇由一個(gè)或幾個(gè)由氧、羥基和鉀原子的混合物包繞的鉑原子組成,并座落在標(biāo)準(zhǔn)的氧化鋁或氧化硅載體上。