氢能新材料：氢气还原法的应用突破

氢能新材料：氢气还原法的应用突破

引用

国家自然科学基金委员会

等

12

来源

1.

https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab448/info92181.htm

2.

https://finance.sina.com.cn/jjxw/2024-07-24/doc-incfffpx6939771.shtml

3.

https://m.sohu.com/a/812136225_120950077/?pvid=000115_3w_a

4.

https://m.renrendoc.com/paper/321223631.html

5.

https://chem.buct.edu.cn/2024/0529/c4987a193600/page.htm

6.

https://finance.sina.cn/2025-01-19/detail-inefnxkw4493983.d.html

7.

https://m.docin.com/touch_new/preview_new.do?id=4744308844

8.

https://m.renrendoc.com/paper/336487844.html

9.

http://www.earth-science.net/cn/article/doi/10.3799/dqkx.2024.001

10.

https://www.forwardpathway.com/126095

11.

http://www.csteelnews.com/xwzx/djbd/202411/t20241112_94380.html

12.

http://www.news.cn/energy/20240325/0031fb515b8241f3bf388e80723aea7e/c.html

随着全球对清洁能源需求的增加，氢能新材料的研发成为科技前沿的重要领域。氢气还原法作为一种高效的新材料制备方法，在提升氢能转换效率方面展现出巨大潜力。利用这一方法，科学家们正在开发更高效的非贵金属催化材料，以替代传统的昂贵催化剂，推动氢能产业的发展。这些新材料不仅能够提高氢气制备过程中的能源利用率，还能显著降低成本，为实现绿色可持续发展提供坚实基础。

湿化学法-氢气一段还原制备钼铜复合粉末是当前研究的热点之一。这种方法通过优化制备条件，可以得到均匀的钼铜复合粉末，具有广阔的应用前景。

具体步骤包括：首先将钼酸铵和铜酸铵分别溶解在不同溶液中，然后混合；加入还原剂（如甲醇或异丙醇），在80℃下加热；最后在氢气还原炉中进行还原处理，经过过滤、洗涤、干燥得到最终产物。制备条件对粉末的形貌、粒径和复合比例有显著影响，关键参数包括还原剂种类和用量、反应温度及pH值等。

在国家自然科学基金的资助下，浙江大学潘洪革教授团队设计出一种强耦合Ru-CrOx团簇-团簇异质结构电催化材料，实现了碱性氢电催化性能的重大突破。

该材料在碱性膜燃料电池测试中表现出优异性能：在0.65 V工作电压下，质量活性达到22.4 A mgRu-1，在500 mA cm-2工作电流下可稳定运行105小时。这种异质结构通过界面多金属位点实现协同催化，并通过强耦合界面优化金属位点的电子结构，显著提升了碱性氢电催化反应效率。

北京化工大学庄仲滨教授团队在非贵金属催化剂领域取得重要进展。他们开发出两种新型催化剂：一种是Mo2C纳米颗粒负载单原子Ir的催化剂（IrSA-Mo2C/C），另一种是表面Cr2O3修饰的NiCu合金催化剂（NiCuCr/C）。

IrSA-Mo2C/C催化剂在碱性条件下表现出优异的HOR活性和稳定性，比交换电流密度达到4.1 mA cmECSA-2，是PtRu/C、Pt/C和Ir/C的2.6、7.7和10倍。使用该催化剂的碱性膜燃料电池峰值功率密度达到1.64 W cm-2，阳极质量活性达到32 W mgPGM-1。

NiCuCr/C催化剂通过电极组分调控和界面水结构优化，显著提升了HOR活性。其比交换电流密度达到0.136 mA cmECSA-2，组装的碱性膜燃料电池峰值功率密度达到577 mW cm-2，并且在0.7 V恒电位测试中可稳定运行156小时。

2025年，氢能产业将迎来多个重要发展趋势。全球将举行至少12次清洁氢竞价，提供高达280亿美元的资金支持。印度和天然氢领域有望成为新的投资热点。中国企业将积极寻求欧盟认证，推动绿氢产品的出口。

这些新材料技术的突破将为氢能产业带来新的发展机遇。通过开发高效、低成本的催化材料，可以显著降低燃料电池的成本，推动其商业化应用。同时，这些新材料也将为实现绿色可持续发展提供有力支撑。