近日,从南开大学获悉,南开大学电子信息与光学工程学院罗景山教授团队联合西班牙巴斯克大学科研团队,在电催化水分解制氢研究中取得重要进展。
据了解,该联合团队利用金属载体相互作用构筑了碱性条件高活性析氢催化剂,能够在每平方厘米5安培的大电流密度下稳定运行超过1000小时,满足了
阴离子交换膜
电解水制氢
技术商业化应用的需求,相关研究成果在国际学术期刊《自然·通讯》发表。
氢能
作为一种低碳高效的清洁能源,在全球能源转型和应对气候变化方面扮演重要角色。以可再生能源电解水制氢为代表的绿氢在生产过程中不产生温室气体,被广泛视为实现碳中和目标的重要路径之一。
Ru NPs/TiN的合成示意图。(受访者供图)
目前,碱性电解水(ALK)和质子交换膜电解水(PEM)两种电解水制氢技术占比较高。其中,ALK制氢技术生产成本低、工业化成熟,但产生的氢气纯度不高且能量效率低。PEM制氢技术能量效率高,产生的氢气纯度较高,但成本较高。而阴离子交换膜(AEM)制氢技术被认为是集两者优势于一体的第三代电解水制氢技术,具有高效率、低成本、快速启停等优势,但在大电流密度下电解槽系统稳定性不足限制了其产业化应用。
罗景山介绍,开发大电流密度下寿命长、性能稳定的催化剂是AEM制氢技术亟待解决的核心问题之一。
“我们使用氮化钛负载的钌纳米颗粒催化剂组装了AEM电解槽,能在每平方厘米1安培、2安培和5安培的电流密度下稳定运行超过1000小时,性能几乎没有衰减。”论文第一作者、南开大学电子信息与光学工程学院2021级博士生赵佳说。
“在每平方厘米5安培的工业级电流密度下,我们的研究成果能够在AEM电解槽中高效稳定运行,克服了催化剂容易不稳定的问题,满足了AEM制氢大规模商业化应用的需求。”罗景山说,“未来,团队将继续投入到绿氢制备技术的自主研发之中,促进科技成果尽快转化落地,为构建零碳、低成本、安全可靠的绿氢能源供给体系贡献力量。”
