IT之家 8 月 3 日消息，按照制氫的三種方法，氫能分為灰氫、藍(lán)氫、綠氫。其中，以可再生能源電解水制氫為代表的綠氫在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生溫室氣體，被廣泛視為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要路徑之一。
南開大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院羅景山教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合西班牙巴斯克大學(xué) Federico Calle-Vallejo（費(fèi)德里科卡列 — 瓦列霍）教授團(tuán)隊(duì)在電催化水分解制氫研究中取得重要進(jìn)展。
該聯(lián)合團(tuán)隊(duì)利用金屬載體相互作用構(gòu)筑了堿性條件高活性析氫催化劑，能夠在每平方米 5 萬安培的大電流密度下穩(wěn)定運(yùn)行超過 1000 小時，滿足了陰離子交換膜電解水制氫技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用的需求，相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在《自然-通訊》上（IT之家附 DOI:10.1038/s41467-024-50691-5）。
羅景山介紹稱，當(dāng)前的電解水過程大多使用鉑基材料作為析氫反應(yīng)催化劑，性能優(yōu)良但成本較高。釕作為價格較低的貴金屬，具有高催化活性和良好的耐久性，是鉑的理想替代品，具有較好的應(yīng)用前景。
IT之家注：電解水就是通過電能將水分解成氫氣與氧氣的過程。在電能和高效催化劑的共同作用下，水分子被電解，析出氫分子和氧分子。目前，堿性電解水（ALK）和質(zhì)子交換膜電解水（PEM）兩種電解水制氫技術(shù)占比較高，前者成本更低，但產(chǎn)生的氫氣純度不高且能量效率低，而陰離子交換膜（AEM）制氫技術(shù)被認(rèn)為是集 ALK 與 PEM 優(yōu)勢于一體的第三代電解水制氫技術(shù)，具有高效率、低成本、快速啟停等優(yōu)勢。
羅景山教授提到，“已被報道的堿性條件下的釕基析氫催化劑大多是在低電流密度下進(jìn)行測試。能夠在大電流密度下保持電催化劑的高性能，從而滿足大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的需要，是我們團(tuán)隊(duì)攻關(guān)的核心問題。”
論文第一作者、南開大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院博士生趙佳表示，“我們使用 Ru NPs / TiN 作為析氫反應(yīng)催化劑組裝了 AEM 電解槽，在每平方厘米 0.5 安培、1 安培和 2 安培的電流密度下分別實(shí)現(xiàn)了 70.1%，64.3% 和 58.0% 的能量效率，并能在每平方厘米 1 安培，2 安培和 5 安培的電流密度下穩(wěn)定運(yùn)行超過 1000 小時，性能幾乎沒有衰減?！?/p>
“在 5 安培每平方厘米的工業(yè)級電流密度下，我們的研究成果能夠在 AEM 電解槽中高效穩(wěn)定運(yùn)行，滿足了 AEM 制氫大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的需求?！绷_景山說，“未來，我們團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)投入到綠氫制備技術(shù)的自主研發(fā)之中，促進(jìn)科技成果盡快轉(zhuǎn)化落地，為構(gòu)建零碳、低成本、安全可靠的綠氫能源供給體系貢獻(xiàn)力量。”
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