在2025年2月14日的《科学》杂志上，一篇由Mi Peng等人撰写的文章揭示了一种全新的热催化方法，用于通过部分重整乙醇生产氢气和醋酸，几乎实现零二氧化碳排放。这一创新技术不仅为未来的化学工业提供了新的解决方案，还展示了如何更高效、环保地利用可再生能源。

一、传统制氢方法的困境

当前，化石燃料的重整是工业用氢的主要来源，但这种方法伴随着大量的二氧化碳排放。虽然水电解和生物质气化等“绿色”替代方案能够减少碳足迹，但它们在效率、成本效益和可扩展性方面仍面临挑战。而乙醇的部分氧化和完全蒸汽重整虽然具有一些优势，但前者的产氢率较低，后者则需要高温，容易引发副反应，且将大量碳原子转化为二氧化碳，浪费了宝贵的碳资源。

二、新催化剂：高效与选择性的完美结合

为了克服上述问题，研究团队开发了一种高分散的Pt/Ir金属催化剂，并负载在α-钼碳化物（a-MoC）上。这种催化剂在较低的温度下就能高效地促进乙醇部分蒸汽重整生成氢气和醋酸。实验结果显示，3Pt3Ir/a-MoC催化剂在270°C时，每小时每克催化剂能产生331.3毫摩尔的氢气，并且醋酸的选择性高达84.5%。

三、催化剂的设计与制备

选择a-MoC作为反应载体是关键，因为它具有在低温下激活水的独特能力，并且与贵金属之间有强相互作用，能形成高密度的界面活性位点。通过共负载Pt和Ir，研究人员成功提高了Pt的分散度，从而构建了一个具有高原子级界面位点的催化剂，这有助于乙醇向醋酸的高效选择性转化。

四、实验结果与理论支持

实验中，原位光谱和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析表明，3Pt3Ir/a-MoC催化剂在室温下就能有效解离乙醇和水，生成醋酸和氢气。理论计算进一步揭示了该催化剂在抑制不希望的副反应（如乙醛和其他副产品的形成）方面的优越性。此外，该催化剂在长达100小时的耐久性测试中表现出色，氢气生成速率仅下降了21%。

五、经济可行性与环境影响

技术经济分析和生命周期评估显示，使用3Pt3Ir/a-MoC的重整工厂在销售回报率（ROS）上极具吸引力，超过了化工行业的平均水平。更重要的是，与传统方法相比，该方法在整个催化剂寿命期间，氢气和醋酸生产的碳排放分别减少了21.9%和38.6%，化石能源消耗也显著降低。

六、结语与展望

这项研究不仅展示了一种高效、环保的制氢方法，还强调了合理设计和构建高原子级界面位点的重要性。通过避免大金属团簇的形成，研究人员成功地将乙醇部分重整的反应路径调整为高选择性地生成醋酸，同时实现了前所未有的低温度下的高氢气生成活性。这一过程在工业规模上具有可扩展性和盈利潜力，为可持续的绿色制氢提供了一条光明的道路。

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来源: 光伏大数据