由美国能源部Argonne国家实验室制造的一种新型催化剂可以帮助科学家以及工程师克服目前燃料电池使用的氢的制造障碍。Argonne的化学家Michael Krumpelt以及他的同事利用一种基于掺有铂或是钌的二氧化铈或铬化镧的催化剂提高了较低温度下氢的产量。Krumpelt说:“我们大大提高了应用所需要的反应速率。”
目前工业上大部分氢的制造是通过蒸汽重整反应,在这一过程中,一种基于镍的催化剂被用来催化天然气和蒸汽的反应,最终得到纯氢和二氧化碳。
这些镍催化剂通常由金属氧化物表面上的金属颗粒组成,每个颗粒的直径上含有成千上万的原子。与此相反,Krumpelt发明的新型催化剂是在氧化物阵列上植入单个的原子点。由于重整过程中的碳和硫化副产物会阻塞大部分的大型催化剂,因此较小的催化剂能使燃料更有效,在低温下产生更多的氢。
Krumpelt最初的实验使用的是掺有铂、钆的二氧化铈,结果尽管它在450摄氏度就可以进行重整,但是该物质在较高温度下就会变得不稳定。为了寻找到更适合于氧化还原循环反应的催化材料,Krumpelt发现如果在钙钛矿阵列中使用钌——只需要铂的百分之一——就可以既在450摄氏度时开始反应,又在高温下有好的热稳定性。
此外使用LaCrRuO3钙钛矿还有另一个好处,硫化物会降解传统电池中的镍,而钙钛矿的晶体结构会作为一种稳定外壳来保护钌催化剂。