研究人员发现能够催化正氢转化为仲氢的材料

由NIMS和东京工业大学组成的研究小组已经确定了能够催化正氢转化为仲氢的材料。这些催化剂对于液氢的质量运输/储存的传播至关重要。该研究发表在《探索》杂志上。

氢作为化石燃料的替代能源正被广泛接受。它的液化(在低于-253°C的温度和高于1个大气压的压力下)可以显着减小其体积，使其适合运输和储存。氢分子 (H 2 )(每个由两个氢原子组成)以两种异构形式存在：邻位 H 2和对位 H 2 。

在正常条件下，邻位H 2 和对位H 2以3:1的比例存在，其中邻位H 2比对位H 2能量上稍微不稳定。逐渐将H 2冷却至其液化温度导致所有邻位H 2转化为对位H 2，产生稳定的液态H 2。

H 2在高压下的快速冷却(液化所需)延迟了冷却过程中邻位到仲位的转化，从而在产生的液态H 2中留下大量的邻位H 2。残余的邻位H 2分子在储存过程中继续异构化为对位H 2，引发液体H 2的部分蒸发并导致H 2和能量的显着损失。

在液化过程之前选择合适的催化剂可以解决这个问题，因为可以加速邻位到对位的转化。然而，现有的催化剂无法充分加速转化，因此需要开发更有效的催化剂。

该研究小组评估了 170 多种固体材料(包括金属和离子晶体)催化邻位到对位转化的能力。研究小组发现，氧化锰(Mn 3 O 4)和氧化钴(CoO)比传统的氧化铁基催化剂表现出明显更高的催化性能。此外，该团队还确定了影响这些材料在加速邻位到对位转化方面的催化活性的主要因素。

氢气液化对于从主要氢气生产国/出口国(特别是澳大利亚和中东)到日本等氢气进口国的长距离氢气运输至关重要。

该研究项目开发的催化剂设计指南和高性能催化剂预计将极大地帮助日本推进将氢经济概念付诸实践的计划。

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