儲氫、供氫新概念-電解液氨制氫及其反應機理

《儲氫、供氫新概念-電解液氨制氫及其反應機理》是依託揚州大學，由董寶霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：儲氫、供氫新概念-電解液氨制氫及其反應機理
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：董寶霞
• 依託單位：揚州大學

項目摘要

氨是一種富氫載體,易於存儲、價格低廉,且不會帶來溫室氣體,但分解溫度過高限制了其作為儲氫材料的套用。298 K時液氨的理論分解電壓為0.077 V,電化學方法有望實現便捷、經濟的氨分解制氫。本項目擬建立耐壓、耐低溫三電極液氨電解池實驗與分析體系,利用金屬氨基化合物或銨鹽作為支持電解質電解液氨製備氫氣和氮氣,研究各種金屬電極材料在液氨中的析氫或析氮反應過程,獲得各種電化學和動力學參數,探討反應決速步驟並揭示可能的反應機理;結合反應機理合理選擇並設計製備具有高催化活性和穩定性、低過電位的（貴）金屬電極材料,建立基體材料、鍍液組分、金屬沉積量及比例、電極比表面積和表面形貌等參數與析氫或析氮性能以及過電位的關係;探討溫度、內襯材料、電解質以及電催化劑對電解效率的影響,降低歐姆損耗與反應過電位,最佳化電解池,實現液氨的高效電解。本研究將有助於電解液氨成為一種安全、高效、經濟的儲氫新技術。

結題摘要

成功地設計並建立起一套耐高壓和低溫三電極液氨電解池，搭建起適宜液氨傳輸的氨真空系統，結合電化學工作站、高精度壓力感測器、氣相色譜等表征手段，實現了科學、合理地電解液氨實驗的定性、定量分析。 成功地合成了用於液氨電解的鹼金屬氨基化合物電解質單相（KNH2，KLi3(NH2)4等）。首次系統地調查了顯鹼性的鹼金屬氨基化合物及顯酸性的銨鹽（NH4I，NH4Br，NH4Cl，NH4NO3）以及顯中性的鉀鹽（KPF6）對電解液氨體系電解效率、電流密度、體系內阻、析氫速率以及極化曲線等的影響。這一結果對發展電解液氨成為一種安全、高效、經濟的儲氫、供氫新技術具有重要推動力。 為了降低電極過電位，我們製備了單金屬催化劑（Pt black、Rh）、雙金屬催化劑（RhPt）以及三金屬催化劑（RhPtIr）作為電解液氨體系陽極催化劑，以NH4Cl做為支持電解質對催化劑性能進行了分析。探討各類型催化劑對電解液氨體系電極活性和電化學穩定性能的影響。研究表明，三金屬催化劑電極（RhPtIr）效果最為顯著，表現出最低的液氨最小分解電勢(0.47 V)以及最高的電流密度（46.9 mA/cm2，2.0 V）。探討了以Cr-MIL-101金屬有機骨架擔載貴金屬催化劑電催化氧化氨的套用前景。此外為了純化氫氣產物，最佳化了利用鹼金屬氫化物在溫和條件下快速去除氨氣的方法。