
德国明斯特大学的一个化学家团队在水分解方面展示了一种潜在的突破性方法,该方法有潜力简化氢的生产。他们的研究在《自然》杂志上发表,介绍了一种利用光能激活水的光催化方法,这可能为化学领域,特别是从较简单的物质合成化合物开辟了新途径。通过光催化分解水是一种将水分解为其元素组分氧气和氢气的化学反应,长期以来一直引起科学家的兴趣,因为它在各个领域都有潜力。另一方面,光催化利用光能驱动化学反应。在这个由德国研究团队开发的创新方法中,三芳基膦(一种具有多种工业应用的有机膦,包括光和热稳定剂)在简化氢生产中发挥了重要作用。

近日,受到在自然界酸性环境中能够稳定存在的白铁矿石的启发,中国科学技术大学高敏锐教授课题组研制了一种用于质子交换膜(PEM)电解池阴极析氢反应的白铁矿型催化剂,其可在1 A cm-2的电流密度和60 °C条件下稳定运行410 h以上。

氢能是有望替代传统化石燃料的可再生清洁能源。其中,通过电化学析氢反应(HER)制备“绿氢”是实现氢能社会的最佳策略之一。由于贵金属铂独特的电子结构,铂和铂基材料是目前唯一商用的电制“绿氢”催化剂;然而,贵金属铂昂贵的价格和地壳中稀有的储量限制了其大规模商业化应用。

密歇根大学开发的一种新型太阳能电池板将水转化为氢气和氧气的效率达到了9%——模仿了自然光合作用中的关键步骤。在户外,它代表了技术的重大飞跃,效率比同类太阳能水分解实验高出近 10 倍。

来自美国能源部国家可再生能源实验室 (NREL) 和劳伦斯伯克利国家实验室 (Berkeley Lab) 的科学家正在为研究人员提供指南,帮助他们了解如何最好地测量直接从太阳能生产氢气的效率。

新加坡国立大学 (NUS) 的一组研究人员取得了一项革命性科学发现,这可能会彻底改变水解制氢的方式。研究发现电催化反应的氧化还原中心在金属和氧气之间切换,由光触发,这在很大程度上提高了水电解效率。

为实现国家“双碳”目标,满足现代社会对于清洁能源的需求,寻求高效的清洁能源生产变得尤为重要。电解水制氢是绿氢制备领域最有前景的途径之一,是未来可再生能源工业链条上的重要环节。目前,电解水制氢仍存在较高的电耗成本,是该技术转向大规模工业应用所面临的主要难题。究其原因,电解水的阳极析氧反应(OER)是一个涉及四电子转移的迟滞的化学反应过程,通常需要施加较高的过电势以驱动反应的进行,从而造成严重的电能损耗。

麻省理工学院联合研究人员已经开发出一种全新的催化剂材料,称为金属氢氧化物-有机骨架 (MHOF),它由廉价且丰富的成分制成。该材料系列使工程师能够根据特定化学过程的需要精确调整催化剂的结构和成分,然后它可以匹配或超过传统、更昂贵的催化剂的性能。这一研究成果有望降低水解制氢成本实现大规模商业化制氢技术。相关研究发表在《自然材料》杂志上。

加州大学圣克鲁兹分校的研究人员进行的一项新研究表明,一种易于生产的镓和铝复合材料会产生铝纳米颗粒,该纳米颗粒在室温下与水快速反应,产生大量氢气。镓在反应后很容易回收再利用。这种可以在室温条件下快速水解制氢的方法在Applied Nano Materials上发表。

与燃烧时产生二氧化碳的传统化石燃料不同,氢气是一种清洁燃料,只会产生水作为副产品。如果可以使用可再生电力水解制氢,那么能源网就可以变得清洁、可再生可持续。此外,氢气是生产氨所需的关键成分,氨几乎用于所有合成肥料。但目前,合成氨工厂并没有从水中干净地提取氢气,而是使用化石燃料来生产所需的氢气。

近年来,氢作为一种潜在的清洁能源作为化石燃料的替代品引起了人们的广泛关注。特别是积极研发水电解技术,从水中提取氢气,生产绿色能源,避免温室气体排放。质子交换膜水电解槽(PEMWE)技术目前在少数几个发达国家拥有核心材料技术,并使用昂贵的贵金属基催化剂和全氟化碳质子交换膜。这种技术导致系统制造成本高。为了解决传统技术的这些限制,新型高性能阴离子交换膜水电解槽(AEMWEs)技术弥补了传统水电解技术成本高的缺点,这是用于生产绿色氢能的水电解技术的变革者。

北京大学工学院先进制造与机器人系吕鹏宇博士与德国科学院院士、荷兰皇家科学院院士、美国国家工程院外籍院士、荷兰屯特大学Detlef Lohse教授合作,在气泡相互作用方面取得了重要进展

过份依赖燃烧化石燃料导致气候变迁,寻找清洁的替代能源刻不容缓。而运用太阳能将水分解,环保地生产出高能量密度的氢作为燃料,正是热门研究之一。由香港城市大学(香港城大)和德国学者共同领导的一个研究团队,首次在具有三维有序结构的一种光催化剂材料中发现量子限域效应,令该材料由本来不能产生氢气,变成在结合可见光的情况下,竟能从水分解出氢气和氧气,为材料赋予制氢的新功能。此发现为应对能源和环境问题,提供了解决方案。

9月29日,中国科学院大连化学物理研究所燃料电池系统科学与工程研究中心研制的兆瓦级质子交换膜(PEM)水电解制氢系统,在国网安徽公司氢综合利用站实现满功率运行。经国网安徽公司组织的专家现场测试,该系统额定产氢220Nm3/h,峰值产氢达到275Nm3/h。

地球气候变暖已是不争的科学事实,对人类生活的影响已经显而易见,未来几年对人类而言的首要任务是限制石油、煤炭和天然气等化石燃料的使用,并且改用更清洁的可再生能源,同时提升能源的功效。为了使全球平均温度保持在比工业化前水平升高不超过1.5℃的水平,全球必须于2050年实现碳中和。釜山大学改进的水解制氢方法,这是绿色能源创新的游戏规则改变者。

随着质子交换膜电解池(PEMWEs)的发展,在酸性条件下水解制氢被认为是高效转化可持续氢能最具前景的方式之一。电解水包括两个半反应——阳极的析氧反应(OER)和阴极的析氢反应(HER)。酸性条件下,与Pt基催化剂在低过电位具有良好的HER性能相比,阳极的OER反应动力学缓慢、催化剂的快速失活成为不利于PEMWEs实际应用的关键问题。

近日,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员温兆银带领的团队面向高温电解水蒸气制氢的应用方向,在高温质子导体材料的基础研究和电解水蒸气制氢系统开发方面取得了重要进展,研制的管式高温电解堆连续运行超过1万小时。相关材料体系的研究结果国内外尚未见公开报道。

澳大利亚内陆地区的一个新项目将试验一种创新技术,通过捕捉空气中的水分,并通过水解将其分解,通过太阳能转化为氢气,使炎热、干旱地区成为能源出口国成为可能。