中德联手突破催化剂技术，能源转型迎来新机遇

中德联手突破催化剂技术，能源转型迎来新机遇

近日，德国马克斯·普朗克研究所和中国石油化工集团有限公司（简称“中石化”）在催化剂领域取得的重大突破，为全球能源转型注入了新的动力。

德国马克斯·普朗克研究所的科学家们设计出一种独特的拓扑手性晶体，将其应用于水解制氢过程后，制氢效率提升了惊人的200倍。这一突破性研究成果已发表在最新一期的《自然·能源》杂志上。

这种新型催化剂由铑、硅、锡和铋等多种元素组成，其原子具有独特的左旋或右旋排列结构。这种特殊结构能够高效操控晶体内电子的自旋，使电子在水分解过程中更快地到达氧气生成位点，从而显著提高反应速率。

这一发现的重要性不言而喻。目前，全球99%的氢气仍来自化石能源重整，这一过程会产生大量二氧化碳。而水解制氢作为一条清洁的制氢途径，其效率的大幅提升将为实现碳中和目标提供有力支持。

与此同时，中石化石油化工科学研究院（简称“石科院”）牵头的“微观结构定向调控的加氢催化材料创制与应用”项目，也传来捷报。由中国工程院院士曹湘洪、袁晴棠、孙丽丽等组成的鉴定委员会认为，该成果总体达到国际领先水平。

该项目成功解决了加氢催化剂领域的三大“老大难”问题：

• 开发出连续分步中和技术，解决了载体材料拟薄水铝石质量不可控的行业共性难题，原料利用率接近100%。
• 创新双峰孔和单峰孔可灵活调控的载体制备技术，形成“菜单式”技术平台，支撑了100余种炼油加氢催化剂的开发。
• 开发出具有“活性缓释”特性的活性相结构定向调控技术，使渣油加氢催化剂稳定活性提升6.2个百分点，使用寿命显著延长。

目前，基于该技术开发的新催化剂已在国内外工业装置上成功应用近200套次，不仅大幅降低了生产成本，还显著减少了废水和二氧化碳排放，实现了经济效益与环境效益的双赢。

随着全球对清洁能源需求的不断增加，催化剂在能源转型中的作用日益凸显。从新能源制备到环保技术，从化工合成到制药行业，新型催化剂展现出广阔的应用前景。

以光催化和电催化为例，这些技术能够直接利用太阳能或电能驱动化学反应，在水分解、二氧化碳还原等能源转换过程中发挥重要作用。而生物催化剂则在温和条件下实现高效、特异性的反应，为绿色化学和新型药物合成提供了新的可能。

随着科技的不断进步，催化剂的研究领域仍在持续扩展。智能催化剂、催化剂的再生与回收技术、多功能催化剂的研发，都将成为未来的重要发展方向。

可以预见，这些突破性成果将为全球能源转型和可持续发展注入新的动力。正如中石化石科院第十五研究室副主任刘锋所说：“这些创新不仅推动了传统化学工业的革新，更为未来可持续发展提供了新的解决方案。”

在不久的将来，我们或许将见证一个由新型催化剂驱动的绿色能源新时代的到来。