了解催化剂活性位点是未来合理设计优化和定制催化剂的基本挑战。例如,Ce 4 + 表面位点部分还原为 Ce 3 + 以及氧空位的形成对于 CO 2 加氢、CO 氧化和水煤气变换反应至关重要。此外,金属纳米粒子、可还原载体和金属载体相互作用在反应条件下容易演变;因此必须在原位条件下表征催化剂结构以识别活性状态并推断结构-活性关系。在本研究中,分别通过原位定量多模电子断层扫描和原位加热电子能量损失谱研究了 Ni 纳米粒子修饰的介孔 CeO 2 中温度诱导的形态和化学变化。此外,使用带窗口的气室进行原位电子能量损失谱分析,揭示了 Ni 诱导的氢溢出对活性 Ce 3 + 位点形成和整体催化性能增强的作用。
摘要:对利用阳光和空气生成甲烷 (CH 4 )、甲醇 (MeOH) 和乙醇 (EtOH) 的电化学和热化学方法的太阳能到燃料 (STF) 转化效率进行了比较研究。本文研究的系统级 STF 转化效率同时考虑了转化过程和原料捕获过程。具体来说,在本分析中,假设原料 CO 2 和 H 2 O 是从空气中捕获的。对于热化学转化,考虑了一步和两步方法,包括通过 Sabatier 反应生成 CH 4,以及通过 CO 和 H 2 结合逆水煤气变换反应 (rWGS) 生成甲醇 (MeOH) 和乙醇 (EtOH) 的两步过程。然后将用于生成 CH 4 、MeOH 和 EtOH 的最先进的电化学和混合电化学-热化学过程以及相应的系统级 STF 转化效率与热化学方法进行了比较和对比。还介绍了电化学 CO 2 还原反应的目标过电位和法拉第效率 (FE),以与不同操作场景中的热化学方法进行比较。关键词:电化学 CO 2 还原、热化学 CO 2 还原、太阳能转化为燃料的效率、碳质燃料、直接空气捕获■ 介绍
氢是宇宙中最丰富的化学元素,每单位重量的能量含量最高。与其他替代能源相比,氢的污染也更小,因为燃料电池使用氢发电,只释放水。然而,氢在自然界中并不纯,这意味着它必须通过化学过程来提取。这意味着提取过程中将消耗额外的能量,并且这些操作将释放污染物。通常,氢是由天然气通过蒸汽重整工艺生产的。在高温(700 – 1100°C)和金属催化剂(镍)存在下,蒸汽与甲烷发生反应,生成一氧化碳和氢气。通过与产生的一氧化碳进行低温气体变换反应可以回收额外的氢气。水电解也可以产生氢气。关于公路运输燃料,氢气被视为一种潜在的选择。在私家车主中普及燃料的主要障碍是生产、运输和加油基础设施。因此,大多数示范项目都与公共巴士领域有关,例如欧洲清洁城市交通 (CUTE)、全球氢能巴士平台 (HyFLEET:CUTE)、可持续交通能源计划 (STEP) 和生态城市交通系统 (ECTOS)。然而,一些轻型车辆的原始设备制造商 (OEM) 已经参与了替代动力系统的开发。欧盟已经实施了一条增加可再生能源和能源效率(包括氢能)研发计划的途径,并发布了一系列政策措施和激励措施。在本报告中,SEAFUEL 合作伙伴对有关氢能的国家政策以及欧盟政策进行了广泛的搜索。