“氢”装上阵-用氢点亮未来

“氢”装上阵-用氢点亮未来

二氧化碳等温室气体排放导致的全球气候变化是人类面临的最大挑战之一。面对日益严峻的全球气候变化形势，推动绿色低碳发展已成为全人类的共识。氢能是一种资源丰富、热值高、使用无污染的理想清洁能源。这是实现碳中和的重要途径。

氢几乎不产生碳排放，被称为“绿色氢”。电解水氢燃料是一种有效的能源载体和利用技术。理论上，绿色氢气是未来真正的清洁能源，但目前中国的氢气来源仍主要来自“灰氢”和“蓝氢”两种“不环保”的氢气，占比高达98%以上，电解水生产氢气的比例仅为1%。因此，电解水制氢仍有很大的改进空间。

电解水析出氢气和氧气作为整个反应中的两个部分，为了提高反应速率，需要分别找到合适的催化剂。近日，西南大学材料与能源学院在高效氢电催化剂研究领域取得新进展，研发出了一种新型氢电催化剂——“氢”装上阵。

“氢”装上阵有四大优势：一、成本低廉，目前市场上的电催化剂都是上百元一克，但是本催化剂成本价格不到1元1g。二、催化活性高，可以将过电位降低至160mv。三、稳定性强，本产品采用纳米异质结结构，有效增强了催化剂的稳定性,2000 次循环后过电位仅增加6.8mv。四、制备过程绿色环保，在制备过程中没用任何污染性物质产生。

据业内预测，到2060年，中国氢能市场规模将达到8000亿元左右。然而，中国可再生能源制氢规模很小，氢能技术出现了“瓶颈”问题。制备氢气最绿色环保的方法是电解水生产氢气，这需要大量的电力消耗，而催化剂可以大大降低电力消耗。因此，我们决定研制一种新型电催化剂小组组长赵俊杰这样说道。

该研究团队于2019年开始概念化，在经历了三年的多次实验失败后才取得初步成果。在实验过程中，他们投入了大量的精力，经常忘记了做实验的时间，只在凌晨回到宿舍休息。疫情期间，遇到了无法返校、设备损坏等诸多困难，但最终都得到了很好的解决。我们相信一切努力都会有回报，”赵俊杰表示，他表达了整个研究团队的心声。

研究人员最初选择了一种二维过渡金属二卤化物作为电催化剂。然而，由于该材料的大部分边缘是非活性位点，并且其导电性较差，因此其分解应用受到很大限制。经过日复一日的实验探索，最终采用了纳米异质结结构，大大提高了材料的电催化性能。这项工作也为在酸性电解质中开发有前途的电催化剂提供了新的思路。

“实验证明，‘氢’装上阵在电解水制氢中可以大大减少电能的消耗，具有较好的活性、稳定性、清洁性与环保性。”赵俊杰表示，通过这种新型氢电催化剂，可以促进氢能技术的发展与商业化应用，为我国氢能源产业发展和碳中和目标实现作出新贡献。