2月11日，中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟正式成立，我國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用時代正在開啟。

全國政協(xié)副主席、科學(xué)技術(shù)部部長、中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主席萬鋼發(fā)表主旨演講表示：“氫能是高效清潔能源載體，具有許多無可比擬的特點。”

氫能被稱為21世紀(jì)的“終極能源”。國際氫能源委員會的調(diào)研報告顯示，預(yù)計到 2050 年，氫能源需求將是目前的10倍。不過，氫能源市場前景雖然光明且已有多個國家出臺了支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，但在商用化道路上，如何廉價地大規(guī)模制氫等難題仍待破解。

高校作為科研主力軍，在推動氫能普及上一直走在前面，這次整理了近幾個月國內(nèi)外高校在氫能源研究方面的技術(shù)突破，以饗讀者。

以下以技術(shù)突破發(fā)布時間為倒序，排名不分先后。

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1. 新型高產(chǎn)氫氣催化劑誕生 氫燃料電池成本有望降低

圖片來源：phys.org

桑迪亞國家實驗室和加利福尼亞大學(xué)主導(dǎo)了一項旨在降低氫燃料電池成本的研究，他們使用一種便宜的化合物構(gòu)建了類似于植物葉子的不平坦表面。增大表面積有助于像鉑一樣有效地催化氫氣。該工作有助于更經(jīng)濟(jì)地使用氫燃料汽車，因為排放的是水而不是一氧化碳或二氧化碳。

研究人員已申請了噴霧印花工藝的聯(lián)合專利，該工藝?yán)昧畠r的二硫化鉬。與其他二硫化鉬結(jié)構(gòu)相比，漣漪“葉”增加的表面積產(chǎn)生了三倍的催化接觸點，創(chuàng)新點在于可以處理比鉑更高的溫度，而無需燒結(jié)和上膠。

2. 新型雙原子材料氫空燃料電池將已有最高活性提高20%

圖片來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

iChEM研究人員、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)吳宇恩教授課題組與西安交通大學(xué)常春然副教授（通訊作者）等合作，成功利用雙溶劑法首次合成了一種雙原子Fe,Co固載在多孔的氮摻雜碳上的電催化劑，并將雙原子材料用于氫空燃料電池和氫氧燃料電池方面。該研究成果成功應(yīng)用雙原子催化劑作為燃料電池的陰極催化劑，大幅度降低燃料電池中的催化層成本，為燃料電池的商業(yè)化發(fā)展提供了可能。相關(guān)研究成果已發(fā)布于《美國化學(xué)會志》。

吳宇恩教授課題組的研究成功實現(xiàn)0.98 W cm-2的氫氧燃料電池最高輸出功率，及0.51 W cm-2的氫空燃料電池最高輸出功率并穩(wěn)定運(yùn)行100小時以上。在目前已報道非Pt催化劑中，該雙原子材料的氫空燃料電池的性能最高，并將已有的最高活性提高20 %。

3.鎳、鐵、鈷也能制氫？研究人員利用太陽能分解水產(chǎn)生氫燃料

圖片來源：cnBeta.COM

加州大學(xué)洛杉磯分校研究人員設(shè)計了一種能夠利用太陽能來創(chuàng)造和儲存能量的新型裝置。該設(shè)備可以高效地創(chuàng)建和儲存能量，并可用于智能手機(jī)等電子設(shè)備，為汽車創(chuàng)造氫燃料。該研究被認(rèn)為可以使氫氣車負(fù)擔(dān)得起，因為它可以使用鎳，鐵和鈷生產(chǎn)氫氣。這些元素比目前氫氣生產(chǎn)中使用的鉑和其他貴金屬要便宜得多。

該新型裝置具有第三電極以及氫燃料電池和超級電容器中常見的正極和負(fù)極。該第三電極充當(dāng)用于儲存能量的超級電容器并且用作將水分解成氫氣和氧氣的裝置。且三個電極可連接到作為主電源的太陽能電池。

4. 可電解海水并收集氫能源的“太陽能浮動平臺”方案

圖片來源：cnBeta.COM

哥倫比亞大學(xué)的工程師們提出了一種提升效率和降低設(shè)備的氫氣制備裝置，該設(shè)備是一個可以漂浮在海面上的太陽能工作臺。研究人員開發(fā)出的不需要一層隔膜的電解水方案，意味著可以在海面上進(jìn)行部署。相關(guān)研究成果已發(fā)布于《國際氫能》。

論文一作 Jack Davis 稱，在沒有隔膜的情況下，也能夠安全地演示這款設(shè)備，這讓電解海水的應(yīng)用離我們又近了一步。充當(dāng)“人工光合作用”的太陽能“發(fā)電機(jī)”，與自然界植物扮演了同樣的功效，該設(shè)備或許開啟了一種產(chǎn)生清潔、可再生能源的新機(jī)遇。

5. Hybrid-SOEC固態(tài)電解槽：制氫效率提升四倍

圖片來源：cnBeta.COM

韓國蔚山科學(xué)技術(shù)大學(xué)、韓國能源研究所及淑明女子大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一套基于現(xiàn)有“固體氧化物電解槽”打造的更高效率的水電解系統(tǒng)——Hybrid-SOEC。該系統(tǒng)充分利用了固態(tài)電解槽的所有優(yōu)點、提升了制氫的效率。相關(guān)研究成果已發(fā)布于《納米能源》。

Hybrid-SOEC 采用了由層狀鈣鈦礦物制作的混合離子導(dǎo)體和電極，在 1.5V 的電壓和 700 ℃（1292 ℉）的溫度下，每小時可生產(chǎn) 1.9 升（0.5 加侖）的氫氣，效率是現(xiàn)有系統(tǒng)的四倍以上。

6. 新型二氧化鈦表面室溫下可光催化分解水制氫

圖片來源：網(wǎng)絡(luò)公開資料

合肥工大材料科學(xué)與工程學(xué)院周如龍副教授課題組與美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校曾曉成教授課題組合作構(gòu)建了一種新型的銳鈦礦二氧化鈦表面模型，可實現(xiàn)二氧化鈦可見光吸收及催化活性大幅提升，為清潔能源開發(fā)提供了新路徑。相關(guān)研究成果已發(fā)布于《先進(jìn)功能材料》。

研究人員采用第一性原理計算理論構(gòu)建了一種新型的銳鈦礦二氧化鈦表面。模擬計算結(jié)果表明，該表面具有合適的禁帶寬度，可大幅提升可見光吸收效率，且化學(xué)反應(yīng)活性極高。同時，該重構(gòu)表面在富鈦環(huán)境下能量更加穩(wěn)定，可在低氧壓和較高溫度條件下制備。分子動力學(xué)模擬表明，該表面模型可在室溫下將吸附在表面上的水分子分解，表明該表面具有很好的光催化能力，可用于光催化制氫，從而獲得清潔能源。

7. 遠(yuǎn)離二氧化碳！溫泉水也能提取氫燃料

圖片來源：網(wǎng)絡(luò)公開資料

日本東北大學(xué)研究人員最新開發(fā)出一種利用溫泉水提取氫燃料的技術(shù)，在獲取氫氣過程中不產(chǎn)生二氧化碳，用這種方式制氫有助控制溫室氣體排放。未來期望可以通過生成的氫氣進(jìn)行小規(guī)模氫燃料發(fā)電，使溫泉所在地實現(xiàn)電力自給以及用于氫燃料電池汽車。

為了使天然溫泉水與金屬鋁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，研究人員讓約50攝氏度的強(qiáng)酸性溫泉水以每分鐘6升的流量通過一個含鋁容器，約3小時的實驗中一共收集約20升氫氣。常用的甲烷重整等制氫方式會產(chǎn)生大量二氧化碳，而利用這種新方法獲取氫氣不會生成二氧化碳。

8. 廉價、高效的電催化析氫催化劑有望問世

圖片來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心和化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院材料系教授陳乾旺課題組，以貴金屬銥摻雜的金屬有機(jī)框架材料作為前驅(qū)體，一步煅燒制備了氮摻雜的類石墨烯層包裹銥鈷合金核殼結(jié)構(gòu)材料，在酸性電解質(zhì)析氫反應(yīng)中表現(xiàn)出高活性和高穩(wěn)定性。該工作為今后尋找更為廉價、高效的電催化析氫催化劑提供了新思路。相關(guān)研究成果已發(fā)布于《先進(jìn)材料》。

銥鈷合金可向表面活性位點轉(zhuǎn)移電子，銥鈷合金表面包覆的氮摻雜的石墨烯層類似“鎧甲”，利于防止合金內(nèi)核被酸腐蝕。作為酸性析氫電催化劑（其中銥的含量僅為1.56wt.%），其塔菲爾斜率僅為23mV/dec，達(dá)到10mA/cm2電流密度時其過電位僅為24mV，顯示出與商用的20%Pt/C電催化劑可比的電催化析氫性能。

9. 新型燃料電池催化劑可大幅節(jié)省成本