“根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件測(cè)算，我們的電解水制氫系統(tǒng)制備1Nm3氫氣，只需4.2度電。而目前工業(yè)電解水制氫能耗普遍在5.6度電左右。”海南大學(xué)海洋新能源開發(fā)與電化學(xué)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人鄧意達(dá)說。

 

近日，海南大學(xué)海洋新能源開發(fā)與電化學(xué)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)成員們?cè)趯?shí)驗(yàn)室開展原位電化學(xué)測(cè)試。海南日?qǐng)?bào)記者 黎鵬 攝

 

今年政府工作報(bào)告提出，加快前沿新興氫能、新材料、創(chuàng)新藥等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)，2023年全國(guó)氫能產(chǎn)量約3550萬噸，主要來源于傳統(tǒng)化石燃料制氫，這種制氫過程會(huì)排放大量二氧化碳和污染物。

 

相較于傳統(tǒng)制氫，電解水制氫在綠色環(huán)保方面優(yōu)勢(shì)明顯，但目前由于成本高，致使其產(chǎn)量占比非常低。在這樣的背景下，探尋廉價(jià)高效長(zhǎng)壽的電解水制氫路徑，成為國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)和科研團(tuán)隊(duì)共同追求的目標(biāo)。

 

“在電解水制氫企業(yè)調(diào)研時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)制氫成本高主要體現(xiàn)在催化材料和電能消耗方面，企業(yè)希望我們能夠在提高制氫效率、壽命和降低成本上有所突破，實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。”鄧意達(dá)說。

 

目前，電解水制氫催化劑主要以鉑、氧化銥及氧化釕等貴金屬為主，這也是導(dǎo)致電解水制氫成本高的主要原因之一。經(jīng)過綜合考慮后，海南大學(xué)海洋新能源開發(fā)與電化學(xué)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)決定從催化劑入手，尋找性價(jià)比更高的催化材料。

 

“對(duì)于電解水制氫來說，合適的替代材料，不僅要高活性、長(zhǎng)壽命，還要滿足低成本等條件，這樣才能確保制氫生產(chǎn)成本大幅降低。”鄧意達(dá)說。

 

聚焦這一目標(biāo)，海南大學(xué)海洋新能源開發(fā)與電化學(xué)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)了以過渡金屬（鎳、鐵、鈷等）為代表的低成本、高性能的非貴金屬催化材料。

 

實(shí)驗(yàn)室里，經(jīng)歷高溫煅燒、真空干燥等一系列工序后，制備成功的催化材料終于顯露真容。在顯微鏡下，海南日?qǐng)?bào)記者看到團(tuán)簇、立方顆粒、薄膜等不同形貌的催化劑。

 

“團(tuán)隊(duì)已實(shí)現(xiàn)對(duì)非貴金屬催化材料的批量制備，這也為實(shí)現(xiàn)規(guī)?；娊馑茪浯蛳铝藞?jiān)實(shí)基礎(chǔ)。”鄧意達(dá)說，經(jīng)過技術(shù)優(yōu)化，該團(tuán)隊(duì)電解水制氫效率比工業(yè)水平提高了22%，電能消耗降低了26.9%，制氫成本降低了22.6%。

 

“過去在做科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們更多考慮的是技術(shù)可行性和科學(xué)問題的解決，在結(jié)合企業(yè)的需求與建議后，我們目前正對(duì)標(biāo)企業(yè)需求，對(duì)電解水制氫技術(shù)不斷優(yōu)化。”鄧意達(dá)舉例說，比如有企業(yè)提出，由于電解水制氫過程中各個(gè)電解模塊互相關(guān)聯(lián)，一旦有的模塊出現(xiàn)故障則整個(gè)系統(tǒng)都將停止工作。聚焦該問題，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了模塊化電解水系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)故障，替換故障模塊，避免影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作。

 

當(dāng)前，我省正在加快推進(jìn)“向海圖強(qiáng)”“向綠圖強(qiáng)”，這也讓海南大學(xué)海洋新能源開發(fā)與電化學(xué)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)看到了新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的廣闊前景。下一步，該團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)接產(chǎn)業(yè)需求，在海水制氫、打造可再生氫能微電網(wǎng)系統(tǒng)等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，不斷為新型清潔能源技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型提供技術(shù)支撐。