【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】氫能的發(fā)展在我國能源轉(zhuǎn)型中具有重要作用。然而，一個巨大的瓶頸阻礙著它的廣泛應(yīng)用：我們手上有大量現(xiàn)成“粗氫”，卻難以高效、低成本地提純和儲存。近日，《自然·能源》在線發(fā)表了北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院馬丁教授與復(fù)旦大學(xué)朱義峰青年研究員、包信和教授團隊合作的研究論文。該論文題為“A Catalytic Cycle that Enables Crude Hydrogen Separation, Storage and Transportation”，報道了在氫能領(lǐng)域取得的一項重要突破性研究成果。
該研究針對當(dāng)前氫能產(chǎn)業(yè)鏈中氫氣分離提純與安全高效儲運的核心難題，提出并實現(xiàn)了一種全新的催化循環(huán)策略。研究團隊利用丁內(nèi)酯-丁二醇之間的高效可逆轉(zhuǎn)化，成功實現(xiàn)了對工業(yè)粗氫以及含氫弛放氣(工業(yè)生產(chǎn)中含氫的尾氣)中氫氣的一步高效分離與化學(xué)儲存。這一突破為解決能源社會轉(zhuǎn)型中氫能利用的關(guān)鍵瓶頸問題提供了創(chuàng)新性的解決方案。
通過設(shè)計開發(fā)一種具有“反相”結(jié)構(gòu)的銅基催化劑，能夠精準(zhǔn)識別并活化粗氫氣中的氫氣分子進行反應(yīng)，同時有效抑制氣氛中常見雜質(zhì)分子的干擾?；诖?，成功地將粗氫中的氫氣直接轉(zhuǎn)化并儲存于液態(tài)有機分子——丁二醇中。當(dāng)需要純凈氫氣時，只需對該“液態(tài)儲氫載體”進行溫和的催化脫氫反應(yīng)，即可釋放出高純度(完全不含CO和CO2等雜質(zhì))、滿足嚴(yán)苛使用要求的氫氣。
此項成果迅速獲得了國際學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注與積極評價。美國《科學(xué)》雜志在其新聞欄目對該研究進行了專題報道。報道指出，幾十年來，工業(yè)界一直宣揚氫氣作為綠色燃料的潛力。雖然利用可再生能源電力將水分解為氫氣和氧氣能夠?qū)崿F(xiàn)清潔制氫，但這一過程成本依然過高。目前，每年約1億噸氫氣幾乎全部來自化石燃料，由于儲存和運輸成本高昂，大部分氫氣只能在生產(chǎn)地附近就地消耗。該研究提出，通過有機液體儲氫體技術(shù)可有效解決氫氣儲運難題，更重要的是，所開發(fā)的廉價催化劑有望顯著提升全球?qū)Ω叱杀揪G色燃料的可及性，為氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供新的突破口。國際儲氫領(lǐng)域權(quán)威專家、德國埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)、Hydrogenious公司創(chuàng)始人之一Peter Wasserscheid教授進一步評價道：“這項成果是向前邁出的重要一步，為顯著降低氫氣生產(chǎn)成本鋪平了道路。”美國阿貢國家實驗室的儲氫專家Rajeev Assary博士也指出，該技術(shù)“具有規(guī)?；木薮鬂摿?rdquo;?！蹲匀?middot;能源》同期也發(fā)表News &Views進行專題報道。
精準(zhǔn)調(diào)控催化性能和反應(yīng)流程，實現(xiàn)粗氫分離與儲存一體化
論文通迅作者為朱義峰和馬丁。該研究工作獲得國家自然科學(xué)基金、北京市重點基金、騰訊基金會科學(xué)探索獎、新基石研究員項目、北京分子科學(xué)國家研究中心等資助。
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