ACS Catalysis | 晶面调控的 Au/α-MoC 催化低温水煤气变换，串联甲醇重整直供燃料电池级氢气

背景：质子交换膜燃料电池（PEMFC）对氢气纯度要求极高，微量CO即可导致催化剂中毒。甲醇蒸汽重整（MSR）虽可原位制氢，但产物含1000–5000 ppm CO，需深度脱除。水煤气变换（WGS）反应可将CO转化为CO₂并产氢，是理想净化路线，但低温下传统催化剂活性不足。研究目的：通过晶面工程调控α-MoC载体晶面，突破低温水活化能垒，实现超深度脱CO，并集成MSR与WGS过程，直接为燃料电池供氢。结论：通过前驱体形貌调控获得棒状α-MoC（α-MoC-R），择优暴露(200)晶面，将水活化能垒从0.74 eV降至0.32 eV。在约80°C下，催化剂比活性较此前最优体系提升近2倍，连续运行200小时无失活。集成MSR余热驱动WGS，将重整气CO浓度从约2470 ppm降至约9.5 ppm，达到PEMFC耐受阈值。净化后氢气直接驱动5 W燃料电池，电压几乎无衰减。技术经济分析显示投资回收期约4.2年，显著优于传统路线。