水電解制氫成本較高，昂貴的電催化材料是制約水電解制氫技術(shù)普及使用的關(guān)鍵。近日，國內(nèi)多家研究團(tuán)隊(duì)紛紛公布了水電解催化劑新進(jìn)展的好消息。
10月11日中南大學(xué)新聞網(wǎng)公布，中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉小鶴教授團(tuán)隊(duì)制備了一種負(fù)載氧化鎳納米晶粒的聚合物氮化碳二維納米片新材料，通過構(gòu)建具有金屬性的鎳-氮鍵形成高導(dǎo)電界面，大幅提高了催化效率。
10月8日，安徽理工大學(xué)新聞網(wǎng)也發(fā)布了新進(jìn)展的消息，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院張雷副教授在在研究中將OER活性組分與HER活性組分整合在一起，并通過兩者之間的協(xié)同效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了電催化性能的互相增強(qiáng)，大幅度降低了水全分解的過電位，提高了水分解的效率。
此外，今年6月西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系張健教授團(tuán)隊(duì)在光電/電催化水分解制氫催化材料的研究中取得進(jìn)展，通過一種全新的具有連續(xù)彎曲能帶的梯度同質(zhì)結(jié)材料，促進(jìn)光生電荷載流子的分離與轉(zhuǎn)移，從而提高光電催化水分解制氫效率。
電解水制氫成本受高價(jià)催化劑限制，居高不下。貴金屬基化合物(Ru基、Ir基等)是水電解制氫目前最常用的催化材料，但其儲量較低，且價(jià)格十分昂貴，嚴(yán)重限制了它的大規(guī)模應(yīng)用，亟待尋找廉價(jià)的高性能電催化材料替代。
制氫的方法很多，行業(yè)內(nèi)較常用的有熱化學(xué)法制氫(如煤制氫和天然氣重整制氫等)、工業(yè)副產(chǎn)氫提純制氫、水電解制氫和太陽能光催化分解水制氫等。水電解制氫的優(yōu)勢在于不使用化石燃料，不產(chǎn)生有害氣體;產(chǎn)品氣純度高，可達(dá)99.7%以上;技術(shù)成熟，流程及設(shè)備簡單;自動化水平高，微機(jī)控制，操作穩(wěn)定可靠等，所以一直倍受行業(yè)關(guān)注。
但其最大的劣勢在于成本相對較高，據(jù)工業(yè)和信息化部原部長李毅中介紹，在合理的原材料價(jià)格和電價(jià)的前提下每kg氫氣成本不同，煤制氫約10元，天然氣、石腦油、重油、甲醇制氫約17元，工業(yè)副產(chǎn)氫回收提純21元，而水電解制氫30元。水電解制氫中主要的成本即是昂貴的催化劑。如果降低電解水制氫的成本?研制出廉價(jià)、高效而又穩(wěn)定的催化劑，成為學(xué)界的一個(gè)重要研究方向。
除此之外，耗電量也是水電解制氫的一個(gè)難題，但是隨著風(fēng)電水電資源的開發(fā)利用，利用好棄水、棄風(fēng)、棄光“三棄”，用電成本會穩(wěn)步下降。日前，國際能源署(IEA)與中國石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院在北京聯(lián)合發(fā)布的《氫的未來—抓住今天的機(jī)遇》報(bào)告預(yù)測，隨著可再生能源成本的下降以及制氫規(guī)模的擴(kuò)大，到2030年，從可再生能源中制氫的成本或?qū)⑾陆?0%，燃料電池、燃料補(bǔ)給設(shè)備和電解槽(用于電解水制氫)都將從大規(guī)模制氫中受益。水電解制氫技術(shù)的發(fā)展前景可期。
一百多年來，國外涌現(xiàn)出眾多著名的水電解制氫生產(chǎn)廠商，如挪威Hydro公司，德國Lurgi公司，比利時(shí)范登堡IMET公司，加拿大多倫多電解槽有限公司，意大利米蘭NeNora公司，美國德立臺等。
如今，我國也發(fā)展成為名副其實(shí)的水電解制氫產(chǎn)品生產(chǎn)大國，產(chǎn)品數(shù)量及規(guī)格種類在國際上都可位居前列，涌現(xiàn)出一批很有實(shí)力的企業(yè)，比如中船重工718研究所。718所創(chuàng)立于1966年，在制氫領(lǐng)域一直領(lǐng)先，七一八所擁有中國最大的電解水制氫設(shè)備生產(chǎn)基地，壓水電解制氫裝置生產(chǎn)銷售超一千套，氫氣干燥、純化裝置、變壓吸附裝置、甲醇制氫裝置等400多臺套，累計(jì)產(chǎn)值超30億。
12月13日中船重工718研究所將在第二屆國際氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)峰會上詳細(xì)分析水電解制氫技術(shù)發(fā)展前景，更多精彩內(nèi)容歡迎您參會討論。
第二屆國際氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)峰會(2019 IHFCS)由中國電池聯(lián)盟、中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會電池專委會、中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會氫能與燃料電池分會(籌)聯(lián)合召開，將于12月13-14日在北京開幕，為行業(yè)搭建國際交流與合作的平臺，圍繞氫能產(chǎn)業(yè)政策及市場、產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)企業(yè)與技術(shù)現(xiàn)狀及前景、燃料電池及關(guān)鍵材料的突破與挑戰(zhàn)等內(nèi)容展開深度探討和交流。
大會組織機(jī)構(gòu)：
主辦單位：中國電池聯(lián)盟丨中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會電池專委會丨中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會氫能與燃料電池分會(籌)
支持單位：清華大學(xué)丨武漢理工大學(xué)丨德國林德集團(tuán)丨 北京佳安氫源科技股份有限公司丨鴻達(dá)興業(yè)集團(tuán) 丨中船重工第七一八研究所丨上海濟(jì)平新能源
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