【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】氫能作為構(gòu)建清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系的關(guān)鍵載體，其規(guī)模化應(yīng)用對(duì)于應(yīng)對(duì)可再生能源電力大幅增長(zhǎng)，優(yōu)化國(guó)家氫能未來(lái)產(chǎn)業(yè)布局具有重要戰(zhàn)略意義。然而，當(dāng)前氫能發(fā)展仍受制于制備和儲(chǔ)運(yùn)成本高昂、基礎(chǔ)設(shè)施薄弱及大量工業(yè)副產(chǎn)氫難以高效利用等瓶頸問(wèn)題。
復(fù)旦大學(xué)朱義峰青年研究員/包信和院士團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了基于1,4-丁二醇(BDO)/γ-丁內(nèi)酯(GBL)循環(huán)體系的氫能關(guān)鍵技術(shù)，并在液流儲(chǔ)氫與粗氫分離領(lǐng)域取得重要突破。一是首創(chuàng)新型醇酯儲(chǔ)氫體系。團(tuán)隊(duì)率先構(gòu)建基于BDO-GBL的可逆儲(chǔ)氫新體系，開(kāi)發(fā)出系列高性能金屬銅基催化劑，實(shí)現(xiàn)了在160-170oC同一溫和溫度窗口內(nèi)的高效加氫與脫氫循環(huán)，突破了液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫技術(shù)長(zhǎng)期存在的貴金屬依賴與循環(huán)溫度高的關(guān)鍵瓶頸。二是首創(chuàng)了液流儲(chǔ)氫新概念和新工藝。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的智能調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了單一裝置中儲(chǔ)氫與釋氫模式的靈活切換，將波動(dòng)的可再生能源制氫轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、高純度氫氣的連續(xù)輸出，為綠電的規(guī)模化存儲(chǔ)提供了高效的“系統(tǒng)緩沖器”。三是實(shí)現(xiàn)了工業(yè)副產(chǎn)氫一步分離與儲(chǔ)存。研制出高濃度雜質(zhì)(CO、CO2等)耐受的“反相”銅基催化劑，可直接處理復(fù)雜工業(yè)副產(chǎn)氫，將粗氫中的H2高效高選擇性地儲(chǔ)存到BDO分子中，省去了傳統(tǒng)的多步分離提純，并能同步完成氫氣分離與化學(xué)儲(chǔ)存，顛覆了傳統(tǒng)“先分離、后儲(chǔ)存”的模式，為副產(chǎn)氫資源化利用、氫能儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展提供了新平臺(tái)。
該成果已完成單管中試驗(yàn)證，并實(shí)現(xiàn)超過(guò)2000小時(shí)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。中試試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，獲得了工藝運(yùn)行參數(shù)、催化劑性能等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。BDO-GBL儲(chǔ)氫循環(huán)選擇性高達(dá)99.9%；處理典型工業(yè)副產(chǎn)氫時(shí)，氫氣單程轉(zhuǎn)化率達(dá)94%。團(tuán)隊(duì)已申請(qǐng)發(fā)明專利12項(xiàng)(授權(quán)2項(xiàng))，形成了完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；發(fā)表研究論文6篇，其中題為“A catalytic cycle that enables crude hydrogen separation, storage and transportation”的成果于Nature Energy(2025年7月10日)發(fā)表，引發(fā)國(guó)內(nèi)外學(xué)界與產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。
成果評(píng)價(jià)會(huì)現(xiàn)場(chǎng)
在工程化推進(jìn)方面，團(tuán)隊(duì)積極推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室成果邁向中試驗(yàn)證。2025年9月10日至12日，中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織專家組對(duì)團(tuán)隊(duì)的“醇酯體系(BDO-GBL)液流儲(chǔ)氫與工業(yè)副產(chǎn)氫分離儲(chǔ)存技術(shù)”開(kāi)展72小時(shí)連續(xù)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)考核。中試裝置運(yùn)行穩(wěn)定、性能達(dá)標(biāo)，并順利通過(guò)考核。2025年11月30日，中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)在上海組織召開(kāi)了該技術(shù)的科技成果評(píng)價(jià)會(huì)。由多位院士和行業(yè)專家組成的評(píng)價(jià)組認(rèn)真聽(tīng)取了由研究團(tuán)隊(duì)和實(shí)驗(yàn)室中試標(biāo)定現(xiàn)場(chǎng)考核專家組的相關(guān)報(bào)告，圍繞技術(shù)細(xì)節(jié)、創(chuàng)新突破及應(yīng)用前景進(jìn)行了深入質(zhì)詢與研討，一致認(rèn)定：該成果具有原創(chuàng)性，屬國(guó)際領(lǐng)先水平，并在儲(chǔ)氫體系、催化劑開(kāi)發(fā)、工藝創(chuàng)新及系統(tǒng)集成等多個(gè)層面實(shí)現(xiàn)原創(chuàng)性突破。該成果有望發(fā)展成一種具備中國(guó)特色且先進(jìn)可行的氫儲(chǔ)運(yùn)體系，在氫儲(chǔ)能、工業(yè)副產(chǎn)氫回收利用、傳統(tǒng)化工流程再造中具有重要前景，將為我國(guó)構(gòu)建自主可控的氫能產(chǎn)業(yè)體系提供關(guān)鍵支撐。中石化總工程師謝在庫(kù)院士在評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)指出，“該成果不僅能有效支撐波動(dòng)性可再生能源的大規(guī)模存儲(chǔ)，提升電網(wǎng)靈活性；更能將遍布全國(guó)的工業(yè)副產(chǎn)氫資源轉(zhuǎn)化為高價(jià)值清潔能源，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)鏈的綠色升級(jí)。它從多個(gè)維度為我國(guó)構(gòu)建自主可控、安全高效的氫能產(chǎn)業(yè)體系，提供了關(guān)鍵的科技支撐與可行的中國(guó)方案。”
尤為重要的是，該技術(shù)路線將與我國(guó)雄厚的BDO化工產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)無(wú)縫銜接。我國(guó)是全球最大的BDO生產(chǎn)國(guó)，產(chǎn)能充足，產(chǎn)業(yè)鏈完整。將BDO創(chuàng)新地用作“氫能載體”，不僅為技術(shù)的大規(guī)模推廣提供了穩(wěn)定、低成本的物質(zhì)基礎(chǔ)，也為面臨產(chǎn)能調(diào)整的傳統(tǒng)BDO行業(yè)開(kāi)辟了全新高端應(yīng)用市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)升級(jí)與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的協(xié)同共贏。
該成果的研究工作得到了多項(xiàng)科技計(jì)劃的大力支持，包括國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目(海外)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 “催化科學(xué)” 重點(diǎn)專項(xiàng)課題、上海市“科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”啟明星項(xiàng)目等，為技術(shù)創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化提供了堅(jiān)實(shí)保障。
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