近日，中國科學院大連化學物理研究所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室研究員鄧德會團隊首次提出并實現(xiàn)了一種高能效制備高純氫氣（＞99．99％）的新策略——室溫電化學水汽變換（EWGS）反應。

氫能源被視為本世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?。目前，水汽變換（WGS）反應是工業(yè)上大規(guī)模制備氫氣的主要方法，但過程通常需要在高溫高壓下進行。除了苛刻的反應條件，通過WGS反應制得的氫氣往往含有約1％～10％的CO殘留及反應產(chǎn)物CO2和CH4等，需進一步分離純化才能在下游應用。

鄧德會團隊結(jié)合電化學反應原理，巧妙地將WGS的氧化還原反應拆分為彼此分離的兩個半反應，首次提出了一種能在常溫常壓下直接制備高純氫氣的電化學水汽變換概念，即EWGS反應。EWGS反應中，CO在陽極發(fā)生氧化反應，生成的CO2與電解質(zhì)氫氧化鉀進一步反應生成碳酸鉀，避免了CO2的排放；同時水在陰極直接被還原生成高純氫氣。陰陽兩極由陰離子交換膜分隔開，因此從原理上避免了傳統(tǒng)WGS中氫氣需要分離提純的過程。

通過對催化劑的設(shè)計和電極結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，該反應在常溫常壓條件下實現(xiàn)99．99％高純氫的制備并且達到接近100％的產(chǎn)氫法拉第效率。在此基礎(chǔ)上，該團隊與大連化物所蘇海燕研究員等合作，通過理論計算發(fā)現(xiàn)，Cu的引入減弱了CO在Pt上的吸附，有效避免了催化劑的中毒，從而實現(xiàn)了該催化劑在EWGS中的高活性和高穩(wěn)定性。相比于傳統(tǒng)的WGS，EWGS是一種完全不同的、可以在室溫常壓下進行的高效催化過程，這為低能耗生產(chǎn)高純氫氣提供了新思路。

（來源：中國化工報）