近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員鄧德會(huì)團(tuán)隊(duì)首次提出并實(shí)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(xué)水汽變換（EWGS）反應(yīng)。

氫能源被視為本世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?。目前，水汽變換（WGS）反應(yīng)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(jìn)行。除了苛刻的反應(yīng)條件，通過WGS反應(yīng)制得的氫氣往往含有約1％～10％的CO殘留及反應(yīng)產(chǎn)物CO2和CH4等，需進(jìn)一步分離純化才能在下游應(yīng)用。

鄧德會(huì)團(tuán)隊(duì)結(jié)合電化學(xué)反應(yīng)原理，巧妙地將WGS的氧化還原反應(yīng)拆分為彼此分離的兩個(gè)半反應(yīng)，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(xué)水汽變換概念，即EWGS反應(yīng)。EWGS反應(yīng)中，CO在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，生成的CO2與電解質(zhì)氫氧化鉀進(jìn)一步反應(yīng)生成碳酸鉀，避免了CO2的排放；同時(shí)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(duì)催化劑的設(shè)計(jì)和電極結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，該反應(yīng)在常溫常壓條件下實(shí)現(xiàn)99．99％高純氫的制備并且達(dá)到接近100％的產(chǎn)氫法拉第效率。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)與大連化物所蘇海燕研究員等合作，通過理論計(jì)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(shí)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(jìn)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(guó)化工報(bào)）