鎳催化劑在交通運輸脫碳環(huán)境中發(fā)揮作用
2023年11月09日 13:54 75669次瀏覽 來源： 中國有色金屬報 分類： 鎳資訊
鎳基催化劑是為貨物和人員運送提供能源的關(guān)鍵，在陸運、海運和空運中被廣泛使用。除了在生物柴油、可再生柴油和SAF（可持續(xù)航空燃料）的生產(chǎn)中發(fā)揮作用外，鎳催化劑還可用于制氫水電解槽。氫氣可以直接燃燒，用于燃料電池，加氫處理可用于其他可再生燃料，也可轉(zhuǎn)化為甲醇或氨等燃料。氫氣還可以用于其他化學(xué)品的凈零生產(chǎn)，或用于鐵礦石煉鋼過程中。
燃料電池是一種反向電解槽，通過將氧氣和氫氣結(jié)合成水從而產(chǎn)生電能。當(dāng)使用可再生能源制氫時，這種氫被稱為“綠”氫。國際能源署預(yù)測，未來25年，綠氫需求量將呈爆炸式增長。
目前，可供使用的電解槽有4種：聚合物電解質(zhì)膜（也稱為質(zhì)子交換膜，PEM）、堿性水電解槽（AWE）、陰離子交換膜（AEM）和固體氧化物電解池（SOEC）。雖然PEM電解槽效率最高，但它需要使用鉑和銥作為電催化劑，而其他3種技術(shù)使用鎳基作為電催化劑。
在含鎳的電解槽類型中，AWE是商業(yè)范疇內(nèi)較為先進(jìn)的電解槽技術(shù)。AWE的陽極、陰極和電解槽流場組件中均含有鎳。流場由松散的鎳網(wǎng)組成，以便于傳輸電解質(zhì)和析出氣體。陽極通常是由燒結(jié)纖維組成的工程鎳網(wǎng)，而陰極是涂有催化劑的類似鎳?yán)w維網(wǎng)。
因為AWE的資本成本相對較低，所以使用越來越廣泛。為了最大限度地降低生產(chǎn)成本以及滿足可再生電力的需求，AEM和SOEC也正在被推廣使用。與AWE相比，AEM的電效率更高，使用的材料也類似，因此，通常視其為AWE與PEM的中間體。與AWE一樣，AEM使用鎳網(wǎng)或鎳催化劑來控制流量和輸送電流。與AEW中使用的相對簡單的催化劑相比，AEM催化劑往往設(shè)計得更高級。具有高性能的陽極催化劑包括附在碳紙上的NiFe層狀雙氫氧化物和附在Ni泡沫上的NiCoSe合金。陰極催化劑傾向于采用附在鎳網(wǎng)上的NiFe和NiCo合金。SOEC可在非常高的溫度下（>600°C）運行，并具有較高效率，能夠?qū)U熱集成到工業(yè)應(yīng)用中。在SOEC中，電催化劑（通常是Ni金屬顆粒）直接附在電解質(zhì)上，電解質(zhì)是一種在高操作溫度下對離子導(dǎo)電的金屬氧化物。
這些僅僅是使用鎳催化劑和其他成分在未來低碳環(huán)境中發(fā)揮作用的例子。鎳相對較低的成本、對腐蝕性物質(zhì)的惰性，以及在電解槽中的具體性能特點，使其成為新興技術(shù)不可替代的一部分。
（本文由國際鎳協(xié)會提供資料整理而成）
責(zé)任編輯：付宇
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