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行业新闻 | 钌再次成为铂族金属的一大亮点

放大字体  缩小字体 2024-05-31    来源:polity    作者:编辑部
南非约翰内斯堡miningweekly.com钌是六种铂族金属PGM之一,特别适用于提高绿氨生产绿氢的效率和可持续性,因而受到研究人员的广泛关注。

去年年底,在水电解生产绿氢的过程中,钌基催化剂使得铱(另一种铂族金属)在生产中的需求更加紧张。现在,研究人员认为,钌可能会提高从绿氨中回收绿氢的效率。钌有望成为“AmmoCatCoat”创新技术的关键成分。这项创新技术吸引了德国联邦教育与研究部(BMBF)的关注,该部将在三年期间为该项技术投入200万欧元资金,重点资助“材料中心与资源主权”项目。

Konrad Krois博士在贺利氏贵金属公司(总部位于德国哈瑙)任职,向《矿业周刊》(Mining Weekly)提供了一份新闻稿,并表示:“AmmoCatCoat技术将能够提供一种更高效、更可持续的氨裂解方法。”铂和铱金属通常在制氢领域占据主导地位。今年早些时候,贺利氏与南非铂族金属巨头Sibanye-Stillwater合作,共同探索铂族金属在氢经济中的创新应用,重点关注利用(六种铂族金属之一)特殊性能的方式。蓝氢生产工艺要求对氢气不断提纯,这是应用钯金属的可行案例。

此外,亦可将其用于氢载体裂解以及半导体产品中,其中需要高纯度氢气作为工艺气体。在技术的大规模应用过程中,可靠的工艺效率是重中之重,而铂族金属恰恰是具备这种技能的最高效材料。在最新的钌应用开发过程中,贺利氏将领导由六家机构和公司组成的联盟,研究运用基于可持续碳构建的新型直接加热催化剂模块,因为能源转型计划需要制定可以节省材料且具有运营竞争力的解决方案。贺利氏领导的项目包括弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer ISE)、莱布尼茨农业工程与生物经济研究所、透射电子显微镜中心、PYREG GmbH和埃贝赫普赫姆(Purem by Eberspächer)等合作伙伴,汇集了关于催化、生物质转化、材料表征和表面处理等领域的专业知识。该项目旨在按照试验工厂的规模,根据真实技术条件进行实际运营示范。

此外,还将提出规模化开发概念。在运输环节,可通过化学反应将氢气储存为氨,并在需要时进行释放。以钌为代表的铂族金属催化剂非常适用于此类化学反应。为了使该过程尽可能实现可持续性、高效性和可负担性,所用的材料应允许低温操作,具有长期稳定性,并且尽可能节约使用,这些项目合作伙伴正在研究满足这些要求的新方法。

在该项目中,将具有催化活性的钌金属层用于电热催化剂载体系统中,确保热量直接且均匀地分布至目标区域。活性金属层由纳米颗粒组成,精密分布在特制碳材料上。当前研究结果表明,使用碳作为催化剂载体可以显著提高钌的催化活性。碳载体和钌纳米颗粒之间的相互作用可以显著提高催化剂的性能,延长其使用寿命,并在寿命期结束时进行再循环,进一步实现节能。贺利氏在新闻稿中指出,这项技术的目标是在低于500°C的温度下实现最大的氨转化率,在运行中节省大量能源,而这恰恰是提高氨制氢效率和可持续性的关键一步。

这项研发注重紧密的设计、催化剂的寿命及其稳定性。载体本身也是使用生物质碳基材料制成的,因此,比其他载体材料更具可持续性、有效性和稳定性。南非绿氢发展现状Thulani Gcabashe曾是南非国家电力公司首席执行官,现任南非标准银行董事长,负责在南非东开普省库哈开展价值1050亿南非兰特的Hive Hydrogen项目,每年初步生产100万多吨绿氨。

该项目为南非创造了契机,即可以在该国建立重要的氢能谷型启动项目;凭借可再生能源、土地、港口基础设施、矿产和金属,南非将有机会成为全球绿氢生产大国。Hive Hydrogen项目方还与日本伊藤忠商事株式会社合作,开发成本最低的绿氨解决方案。Mike Peo担任莱利银行集团投资银行基础设施、能源和电信业务主管,本月在绿氢圆桌会上表示,绿电和绿氢为南非带来了大规模的再工业化机遇。

Mike Peo指出,“将构建一个极佳的绿氢生态系统,通过建设绿氢和绿氨工厂获得可利用的化学分子,这可能会带来30到40种的有利商机。”例如,推进发展绿氢燃料电池领域,其目标是为大型矿用卡车提供动力。在南非林波波省Mogalakwena铂族金属矿,研究人员已经对500吨级卡车进行了数月的氢燃料电池试验。与此同时,澳大利亚矿业公司和绿氢推动者Fortescue上周宣布,利勃海尔T 264矿用卡车已采用氢燃料电池,这是完成重工业脱碳使命的重要一步。

美国公司Plug Power最近亦宣布,将采用6级中型氢燃料电池电动卡车进行中距离运输。这款车型续航里程更长,减少了因电池充电导致的频繁停车需求。此外,世界铂金投资协会报告表明,在美国拉斯维加斯国际会展中心举办的美国环保及废物处理展览会上,已经展出了一辆氢燃料电池垃圾车。ANGI Energy Systems公司两年前推出了氢能业务,并于上周开始在美国中西部建造加氢站,投资额达400万美元。《氢燃料新闻》(Hydrogen Fuel News)报道,中国正在增加氢能源汽车,这可能会促使在短期内新建1200座加氢站。《工程新闻和矿业周刊》(Engineering News & Mining Weekly)3月份曾报道,宝马公司在南非推出首款氢能汽车。

目前,宝马在米德兰的加氢站由Elemental Energy公司的离网氢动力系统提供动力,该系统核心采用了丰田燃料电池。Elemental Energy公司表示,其主要目标是在发展中国家建设氢动力系统。媒体人士在南非道路上进行了测试,结果表明,宝马iX5氢能汽车续航距离长,加氢时间短,且实现了零排放,而这正是拯救地球家园免受气候变化影响的必要措施。

宝马iX5仅使用6公斤氢气即可实现500公里续航里程,其铂基燃料电池可将南非萨索尔公司的绿氢转化为清洁电力,进而为安静的传动系统提供动力。自1950年以来,萨索尔公司一直在南非生产灰氢,而南非日照充足、风力充沛、土地辽阔且铂族金属含量丰富。因此,宝马选择将南非作为最新款绿氢汽车巡展的十个国家之一,这并非是巧合。汽车界钟爱氢能的原因在于,它不仅是地球上最丰富的能源,而且还是一种运输载体,存储量巨大,可确保即使在没有阳光和大风的情况下也能提供可再生能源。

南非政府已将发展氢燃料汽车市场列为绿氢经济战略的关键支柱,该战略旨在大幅降低碳排放、增加大量投资、创造就业机会,并推动对该国铂族催化金属的需求。

宝马iX5氢能汽车在情人节推出,南非铂族金属生产商英美铂业在其发布会上表现突出。《工程新闻和矿业周刊》证实,这款汽车所获得的关注度,远远超过了以“纯粹的驾驶乐趣”为标志的头部宝马汽车品牌。

 
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