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南開大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊在電催化水分解制氫研究中取得進(jìn)展

作者:數(shù)字儲能網(wǎng)新聞中心 來源:新華社 發(fā)布時間:2024-08-05 瀏覽:

中國儲能網(wǎng)訊:8月3日從南開大學(xué)獲悉,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)隊聯(lián)合西班牙巴斯克大學(xué)科研團(tuán)隊,在電催化水分解制氫研究中取得重要進(jìn)展。

  據(jù)了解,該聯(lián)合團(tuán)隊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,能夠在每平方厘米5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)研究成果在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》發(fā)表。

  氫能作為一種低碳高效的清潔能源,在全球能源轉(zhuǎn)型和應(yīng)對氣候變化方面扮演重要角色。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,被廣泛視為實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要路徑之一。

▲Ru NPs/TiN的合成示意圖。(受訪者供圖)

  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。其中,ALK制氫技術(shù)生產(chǎn)成本低、工業(yè)化成熟,但產(chǎn)生的氫氣純度不高且能量效率低。PEM制氫技術(shù)能量效率高,產(chǎn)生的氫氣純度較高,但成本較高。而陰離子交換膜(AEM)制氫技術(shù)被認(rèn)為是集兩者優(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,但在大電流密度下電解槽系統(tǒng)穩(wěn)定性不足限制了其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

  羅景山介紹,開發(fā)大電流密度下壽命長、性能穩(wěn)定的催化劑是AEM制氫技術(shù)亟待解決的核心問題之一。

  “我們使用氮化鈦負(fù)載的釕納米顆粒催化劑組裝了AEM電解槽,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。”論文第一作者、南開大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院2021級博士生趙佳說。

  “在每平方厘米5安培的工業(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,克服了催化劑容易不穩(wěn)定的問題,滿足了AEM制氫大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的需求。”羅景山說,“未來,團(tuán)隊將繼續(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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