甲醇作为燃料电池的能量，比氢能更容易储存和转移。甲醇燃料电池可广泛应用于移动电子设备中。众所周知，非贵金属（PGM-free）单原子（M-N-C）氧还原催化剂质子交换膜燃料电池（PEMFC）其优点是催化剂成本大大降低。PGM-free单原子氧还原催化剂＊大的优点是选择性高，甲醇耐受性优越，减少了传统阴极贵金属催化剂甲醇膜渗透的交叉反应，为未来高浓度甲醇获得高功率密度的甲醇燃料电池提供了相当大的应用前景。    ＊近，纽约州立大学布法罗分校（SUNY-UB）武刚教授团队与德克萨斯大学奥斯汀分校刘教授、俄勒冈州立大学冯振兴教授合作Energy&EnvironmentalScience报告称，非贵金属单原子催化剂在甲醇燃料电池性能测试方面取得了突破（1）。纽约州立大学布法罗博士后石秋荣、何杨华博士生、德克萨斯大学奥斯汀博士生白晓万是共同的第一作者。    1.PGM-freeM-N-C燃料电池催化剂在甲醇燃料电池中的应用。    本文的第一个亮点是从实验和理论计算的角度研究PGM-free甲醇耐受性机制是单原子氧还原催化剂。    M-N-C以及N-C甲醇耐受性试验表征。    燃料电池催化剂，催化剂是在含有不同浓度甲醇溶液的酸性介质中测试的SCV比较曲线(2)M-N-C(M=Fe,Co,Mn)以及非金属N-C催化剂的甲醇耐受性和甲醇对不同活性位点的吸附性。实验可以得出(1)2M催化剂中甲醇浓度ORR性能的影响可以忽略不计；(2)甲醇的添加不影响ORR四电子反应过程；(3)相对于MNx甲醇更倾向于吸附吡啶氮活性位点；(4)甲醇在M-N-C催化剂的吸附涉及电化学过程，而不是简单的物理或静电吸附；（5）随着甲醇浓度的增加，溶液的溶解氧量和氧分子的运动率有一定的影响ORR活性。    3.DFT甲醇在无电压和不同施加电压下吸附计算的活性位点。    此外，理论计算也是第一次通过施加电压来计算不同活性位点在不同电压下对甲醇的吸附能。如3所示，计算结果表明（1）与吡啶氮相比，CoNx以及MnNx，FeNx活性位点显示甲醇耐受性＊高；(2)MNx施加电压改变了金属3d电子轨道与甲醇分子中氧原子电子轨道的杂化会随着应用电压的增加而增加吸附能力，吡啶氮与甲醇分子中氧原子相距较远，没有电子轨道杂化，因此电压变化对吸附能力没有显著变化。M-N-C未来将研究催化剂中活性位点甲醇吸附的机理PGM-freeM-N-C酒精燃料电池中催化剂的应用研究具有指导意义。    4.先掺杂Co后吸附Fe合成Fe/Co-N-C示意。制氢电解槽    本文的第二个亮点是M-N-C材料设计。与传统的双金属掺杂不同，本文采用分步掺杂和吸附的方法合成，利用金属间的协同效应提高催化剂的性能Fe/Co-N-C双金属催化剂优化催化剂的孔径，提高催化剂的传质效果(4所示)。Co第二步是掺杂ZIF-去除8中锌，调节孔径，改善传质，促进Fe吸附对增加活性位点起着关键作用。BET也证明了表征Co掺杂能有效提高中孔密度，达到提高传质的效果。EELS分析(5)和XANES也证明了表征FeN4以及CoN4形成活性位点。    5.HAADF-STEM-EELS分析。    第三个亮点是氢-空气燃料电池性能突破。团队首先使用旋转圆盘电极（RRDE）对材料的催化性能(6)进行测试和质子交换膜燃料电池评估。第一步是优化掺杂Co/Zn第二步吸附的比例Fe的含量，RRDE酸性介质试验中氧还原E1/2可达到0.85V。质子交换膜燃料电池试验结果表明，通过调整Co混合能有效提高传质效果，优化峰功率密度可达500mW/cm以上，再次证明Co掺杂能有效改善催化剂中的孔结构。制氢电解槽    6.催化剂在RRDE以及PEMFC性能表征。    本文的第四个亮点是将催化剂应用于甲醇燃料电池测试（7），并取得优异的性能。在甲醇-空气电池测试中Fe/Co-N-C催化剂在不同甲醇浓度下的开路电压和峰值功率密度。与贵金属催化剂相比，这种双金属催化剂具有相当优异的甲醇耐受性、较高的开路电压和较小的高浓度甲醇性能衰减。M-N-C该工作首次获得了135mW/cm2的功率密度远高于以前的任何功率密度PGM-freeM-N-C甲醇-空气电池试验中催化剂的性能。    7.甲醇-空气燃料电池催化剂的性能表征（A和D:Fe/Co-N-C,B和E：Pt/C）。    此文章为M-N-C催化剂用于其他燃料电池，如直接乙醇燃料电池和直接氨燃料电池，提供了更广阔的应用前景。    制氢电解槽

        提出了构建硫/氮双掺石墨烯负荷的有效原位耦合策略Co9S复合材料8纳米颗粒。    2引入四磺酸基钴卟啉形成Co9S8纳米粒子的耦合剂和硫/氮双掺石墨烯的掺杂源。    3将获得的复合材料用作ORR和OER可充电锌空气电池和全固态锌空气电池采用催化剂。    内容简介    充电锌空气电池具有环保、成本低、理论能量密度高的优点，在便携式能源存储设备和运输应用方面具有巨大的潜力。然而，电池反应过程中的氧电极电化学反应动力学缓慢，使其难以实际应用。因此，有必要研究和开发氧还原反应（ORR）与氧沉淀反应（OER）双功能活性催化剂。    近年来，过渡性金属硫化物（如硫化钴）因其价格低、催化活性高、稳定性好硫化钴）引起了国内外学者的广泛关注。然而，硫化钴的导电性一般较差。石墨烯作为一种有效的导电基质，具有导电性优越、比表面积大、化学稳定性和热稳定性优异的优点。此外，石墨烯的混合可以进一步提高其导电性，并提供额外的电催化活性点燃料电池催化剂。    因此，硫化物与掺杂石墨烯的结合是研究的热点之一。然而，简单的复合材料很容易导致大量的纳米颗粒聚集，使活性点暴露不足，从而降低了复合材料的催化活性。此外，纳米颗粒与石墨烯之间的弱锚定作用使纳米颗粒容易浸出，降低了复合材料的稳定性。    为了解决上述问题，长春理工大学王恒国教授的研究小组首次与教授对话N4-功能导向设计用于制备硫/氮双掺石墨烯负荷Co9S8纳米颗粒的复合材料。分子间氢键和π-π作用于吸附氧化石墨烯表面的四磺酸钴卟啉。在煅烧过程中，四磺酸钴卟啉不仅作为耦合剂形成Co9S8纳米粒子锚定在石墨烯表面，形成氮/硫双掺杂石墨烯作为异质元素的掺杂源。燃料电池催化剂    这种复合材料效率很高ORR和OER作为锌空电池和全固态锌空电池的催化剂，催化活性也表现出良好的充放电特性和循环性能。    1硫/氮双石墨烯负荷Co9S8纳米颗粒复合材料的制备    1硫/氮双石墨烯负荷Co9S制备纳米粒子复合材料的路线。    硫/氮双石墨烯负荷Co9S8纳米粒子复合材料的结构和微观外观    2(a,b)SEM；(c)TEM；(d)HRTEM；(e)TEM元素分布。    SEM硫/氮双石墨烯负荷Co9S8纳米颗粒复合材料保持石墨烯的层状结构，不产生聚集现象。TEM和HRTEM证实了Co9S8纳米粒子的存在。元素分布显示C,N,Co和S均匀分布在石墨烯表面，验证了这种原位耦合策略可以有效避免活性位点的聚集。    硫/氮双石墨烯负荷Co9S8纳米粒子复合材料的电催化活性    硫/氮双石墨烯负荷Co9S8纳米颗粒复合材料ORR性能测试：(a)CV曲线;(b)不同样品的极化曲线；(c)不同转速下的极化曲线；(d)K-L插入电子转移数的曲线；(e)不同样品的塔菲尔斜率；(f)稳定性测试。制氢电解槽    3说明硫/氮双掺石墨烯的荷载Co9S8纳米颗粒复合材料ORR催化剂显示和商业催化剂Pt/C起始电位相当（0）.92V），以及较低的塔菲尔倾斜率(47).7mV/dec）。    硫/氮双掺石墨烯Co9S8纳米颗粒复合材料OER性能测试：(a)极化曲线;(b)不同样品的塔菲尔斜率；(c)稳定性试验；(d)j=10mA/cm过电位与半波电位的差值。    4显示硫/氮双石墨烯负荷Co9S8纳米颗粒复合材料OER催化剂时，在1.61V电位可达到10mA/cm2的电流密度低于商业RuO塔菲尔斜率2(69).2mV/dec1).5h）。    5可充电锌空电池性能：（a）可充电锌空电池的说明；（b）开路电位；（c）充放电曲线；（d）放电曲线及相应的功率密度曲线；（e）10mA/cm充电-放电循环曲线在电流密度下；（f）12小时前后，锌空电池点亮车灯的照片。    5显示硫/氮双石墨烯负荷Co9S当8纳米颗粒复合材料用作可充电的锌空电池阴极材料时，显示1.42V开路电位，72.14mW/cm功率密度2，以及良好的循环稳定性(138h）。制氢电解槽    6全固态可充电锌空电池性能：(a)全固态可充电锌空电池示意；(b)开路电位；(c)充放电曲线及相应的功率密度曲线；(d)2mA/cm充电-放电循环试验在电流密度下。    6显示，为了进一步扩大复合材料的实际应用范围，组装了全固态可充电锌空电池，电池开路电位为1.26V，功率密度为36.2mW/cm2、循环稳定性好。制氢电解槽

      据国外媒体报道：日前，智利总统塞巴斯蒂安-皮涅拉和能源部部长胡安-卡洛斯-约贝特在“智利2020绿色氢气峰会”开幕式上宣布了一项雄心勃勃的国家氢能战略。该战略致力于发展绿色氢气产业，并在2040年之前使智利成为可再生氢燃料的主要生产国之一。      皮涅拉总统强调，氢气将使智利能够在全国范围内实现平衡发展，同时促进人力资本的增长，并为科技进步和经济复苏提供动力。能源部长胡安-卡洛斯-约贝特详细介绍了该行动计划，该计划旨在使智利成为绿色氢气生产和出口的世界＊＊＊。据估计，这一新的发展极点意味着该国在未来20年内将迎来约10万个就业机会和2000亿美元的投资。       该战略的主要目标是到2030年能够生产全球＊便宜的绿色氢气，到2040年成为全球三大氢气出口商之一，到2025年拥有5 GW的电解能力。      为此，该国已经制定了一项具体的行动计划，以在2025年前加速绿色氢气在主要国家应用中的部署，并在2030年前进入出口市场。其中包括完成绿氢项目的5000万美元融资，以帮助投资者缩小差距并创造早期经验。同时，将成立一个运营团队来监督项目运行以及绿色氢气管桩及其衍生物的开发。

由于制氢电解槽在高温碱液环境中运行时间较长，其寿命一般为8-10年，在制氢电解槽达到使用寿命后，一般会出现以下部分现象：1.垫片压缩变形，外漏或板间距离变小，室内电压降低。2.棉布内部透气性下降，出现干结和堵塞，部分或全部室压升高，相同碱液浓度、温度、产氢量和循环量下降。3.平板腐蚀或棉布漏洞，氧气纯度下降，纯度降至98%以下，由于氢的渗透性较强，氧气的纯度下降较快。隐患1.极板之间的距离变小，容易导致板间着火，甚至电解槽中的漏洞，热碱飞溅。2.棉布的内透气性降低，易导致碱液流动不良和阴离子、阳离子的局部积累，从而降低气体纯度和产氢量。3.平板的乳头腐蚀或棉布的漏洞是非常危险和令人困惑的；有时，棉布堵塞了板的乳头腐蚀，当没有液位不平衡时，氧气的纯度可能会略有下降，但一旦氢和氧液位失衡，电解槽的板和隔膜之间就会出现压差。这种压差很可能会突破这个漏洞，导致氢和氧的瞬时混合。当有许多这样的漏洞时，在循环泵的作用下，氢气和氧气混合进入分离器，一旦有少量的能量，就会引起爆炸。

１００多年前的一天早晨，瑞典化学家柏齐利阿斯离家去实验室时， 妻子再三叮咛“今天是你的生日，晚上宴请亲友，祝贺你生日。记住，下班后早些回来。”柏齐利阿斯向妻子点了点头，便上实验室去了。      柏齐利阿斯教授是一位做学问的人， 工作十分认真， 有时实验不好间断， 在实验室一呆就是几十个小时， 有时二三天， 甚至一个星期都没有离开实验室一 步。今天的实验十分重要， 也很有意义， 因此， 早晨踏进实验室后，他的心思完全沉浸在实验中，把晚上生日宴会忘了一干二净，直到他妻子玛利亚赶来实验 室叫他时，才恍然大悟，急匆匆地赶回家里。一进门，他的亲朋好友纷纷围过来举杯向他祝贺，柏齐利阿斯顾不上洗手就接过酒杯，把斟满的一杯红葡萄酒一饮而 尽。当他抹了抹嘴角时，却皱起眉头喊起来“玛利亚，你怎么把醋当酒给我喝？”老教授这一喊，把玛利亚和客人都给愣住了。     玛利亚感到蹊 跷， 摆在宴会桌上的这瓶酒分明是红葡萄酒， 他怎么说成是醋呢，莫非今天他给化学实验搞昏了头？ 为了证实这酒是红葡萄酒， 玛利亚又给大家斟了一杯品 尝， 客人喝过后， 个个深信不疑地表示： 一点儿也没有错， 确实是又甜又香的红葡萄酒。听了大家的一致意见后， 柏齐利阿斯随手将刚才大家喝过的那瓶 红葡萄酒拿过来， 为自己斟满了一杯， 喝了一口， 仍是酸溜溜的。玛利亚将它端过来试喝了一口， 酸得吐了出来， 说：“甜酒怎么一下子变成酸醋呢？” 客人纷纷凑近过来， 观察着、猜测着这魔术般的“神杯”发愣。     柏齐利阿斯将酒杯里外仔细作了一番检查，发现酒杯里沾染有少量黑色粉末。他再看看自己的双手，１０ 个手指个个沾有铂黑粉末， 这是在实验室研磨白金时给沾上的。“哎呀， 原来是这样！”他高兴地跳起来， 然后拿起那杯酸酒一饮而尽。      原来， 把红葡萄酒变成酸醋是这位白金粉末“魔术师”变的把戏， 是它使乙醇（酒精）与空气中的氧气起化学作用， 生成了醋酸。后来， 人们把这种起化学反应作用的叫做“触媒作用”又叫“催化作 ，用” 而把能使反应物潜睡的能力唤醒过来的具，有魔术师“魔力”的外加物质， 叫做“催化剂”。    催化剂有正催化剂和负催化剂两类。正催化剂能使化学反应速度加快几百倍、几千倍， 甚至几百万倍。使化学反应减慢的催化剂， 刚做“负催化剂”。例如， 在食用油脂里加入 ０．０１～０．０２％没食子酸正丙脂， 可以有效地防止酸败。没食子酸正丙脂就是一种负催化剂。     今天化学工业中， 催化剂种类已达 １００ 万种， 有金属、氧化物、 酸、碱、盐等， 真是琳琅满目，层出不穷。它们在炼油、塑料、合成氨、合成橡胶、合成纤维等工业部门的许多物质转化过程中， 大显神威、施晨奇才， 简直 到了“点石成金”、出神入化的地步， 创造出一个又一个奇迹。据统计， 在化学工业中约有百分之八十五的化学反应离不开催化剂。可以这样说， 没有催化剂， 就没有现代的化学工业。    催化剂是化学中的魔术师， 是化学工业中一员主将。