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甲醇重整制氢研究取得进展

双碳情报 · 公众号 · · 2025-03-17 10:57

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由中国科学院文献情报系统双碳战略研究团队运营的“ 双碳情报 ”公众号正式上线！重点跟踪报道主要国家和重要组织双碳相关战略规划、政策法规、发展路线图、重大计划、重点项目等动态讯息，监测分析双碳领域国际前沿科技热点和发展态势。

甲醇重整制氢研究取得进展

中国科学院生态环境研究中心贺泓团队等在甲醇重整制氢方面取得进展。

绿色氢能在推动能源结构演替方面发挥重要作用。甲醇水蒸气重整（ MSR ）制氢是绿色氢能的重要来源之一，具有高效、可持续和低环境影响等特点。目前，提高 MSR 反应的选择性和氢气产率是亟待解决的科学问题。

钯催化剂（ Pd/ZnO ）是 MSR 反应的典型催化剂，其目标反应途径为 PdZn 合金上反应关键中间体 CH ₂ O* 被水解离产生的 OH* 物种氧化为 CO ₂ 和 H ₂ ，但同时存在 CH ₂ O* 直接分解为 CO 和 H ₂ 的副反应竞争，导致目标产物选择性较低。

该研究提出了通过路径优化来精细调控选择性的策略。研究将 Cu 引入 Pd/ZnO 催化剂中，形成稳定的 PdCu 合金，调整催化反应动力学，降低水解离能垒，从而提供了更多活性羟基以促进 CH ₂ O* 的氧化反应，提高了反应活性和目标产物选择性。同时， PdCu 合金上 CO 解吸的能垒提高，抑制了 CH ₂ O* 分解，阻碍了副反应产物 CO 生成。这一双重功能调控提升了甲醇水蒸气重整制氢的活性和选择性。实验结果表明，优化后的 PdCu ₁ /ZnO 催化剂的活性比传统 Pd/ZnO 催化剂提高了 2.3 倍，且 CO 选择性降低了 75% 。

上述研究通过识别并优化关键反应步骤，精细调控催化反应的选择性，为高效催化剂设计合成与绿氢生产提供了指导。

相关研究成果以 Optimizing selectivity via steering dominant reaction mechanisms in steam reforming of methanol for hydrogen production 为题，在线发表在《自然-通讯》（ Nature Communications ）上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。该工作由生态中心和美国宾夕法尼亚大学合作完成。