■ 本報記者 黎鵬
5月24日,在海南大學(xué)海洋新能源開發(fā)與電化學(xué)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室,該校學(xué)生賴振興正認(rèn)真調(diào)試可再生能源驅(qū)動電解水制氫系統(tǒng)。經(jīng)過他的一系列操作,系統(tǒng)制備出的氫氣進(jìn)入氫燃料電池,產(chǎn)生的電流使屋內(nèi)墻上的;談(chuàng)意圖案瞬間被點(diǎn)亮。
“根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件測算,我們的電解水制氫系統(tǒng)制備1Nm3氫氣,只需4.2度電。而目前工業(yè)電解水制氫能耗普遍在5.6度電左右!焙D洗髮W(xué)海洋新能源開發(fā)與電化學(xué)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人鄧意達(dá)說。
今年政府工作報告提出,加快前沿新興氫能、新材料、創(chuàng)新藥等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。據(jù)中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù),2023年全國氫能產(chǎn)量約3550萬噸,主要來源于傳統(tǒng)化石燃料制氫,這種制氫過程會排放大量二氧化碳和污染物。
相較于傳統(tǒng)制氫,電解水制氫在綠色環(huán)保方面優(yōu)勢明顯,但目前由于成本高,致使其產(chǎn)量占比非常低。在這樣的背景下,探尋廉價高效長壽的電解水制氫路徑,成為國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)和科研團(tuán)隊(duì)共同追求的目標(biāo)。
“在電解水制氫企業(yè)調(diào)研時,我們發(fā)現(xiàn)制氫成本高主要體現(xiàn)在催化材料和電能消耗方面,企業(yè)希望我們能夠在提高制氫效率、壽命和降低成本上有所突破,實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)!编囈膺_(dá)說。
目前,電解水制氫催化劑主要以鉑、氧化銥及氧化釕等貴金屬為主,這也是導(dǎo)致電解水制氫成本高的主要原因之一。經(jīng)過綜合考慮后,海南大學(xué)海洋新能源開發(fā)與電化學(xué)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)決定從催化劑入手,尋找性價比更高的催化材料。
“對于電解水制氫來說,合適的替代材料,不僅要高活性、長壽命,還要滿足低成本等條件,這樣才能確保制氫生產(chǎn)成本大幅降低。”鄧意達(dá)說。
聚焦這一目標(biāo),海南大學(xué)海洋新能源開發(fā)與電化學(xué)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)設(shè)計開發(fā)了以過渡金屬(鎳、鐵、鈷等)為代表的低成本、高性能的非貴金屬催化材料。
實(shí)驗(yàn)室里,經(jīng)歷高溫煅燒、真空干燥等一系列工序后,制備成功的催化材料終于顯露真容。在顯微鏡下,海南日報記者看到團(tuán)簇、立方顆粒、薄膜等不同形貌的催化劑。
“團(tuán)隊(duì)已實(shí)現(xiàn)對非貴金屬催化材料的批量制備,這也為實(shí)現(xiàn)規(guī)模化電解水制氫打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)!编囈膺_(dá)說,經(jīng)過技術(shù)優(yōu)化,該團(tuán)隊(duì)電解水制氫效率比工業(yè)水平提高了22%,電能消耗降低了26.9%,制氫成本降低了22.6%。
“過去在做科學(xué)實(shí)驗(yàn)時,我們更多考慮的是技術(shù)可行性和科學(xué)問題的解決,在結(jié)合企業(yè)的需求與建議后,我們目前正對標(biāo)企業(yè)需求,對電解水制氫技術(shù)不斷優(yōu)化!编囈膺_(dá)舉例說,比如有企業(yè)提出,由于電解水制氫過程中各個電解模塊互相關(guān)聯(lián),一旦有的模塊出現(xiàn)故障則整個系統(tǒng)都將停止工作。聚焦該問題,該團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了模塊化電解水系統(tǒng),一旦出現(xiàn)故障,替換故障模塊,避免影響整個系統(tǒng)的運(yùn)作。
當(dāng)前,我省正在加快推進(jìn)“向海圖強(qiáng)”“向綠圖強(qiáng)”,這也讓海南大學(xué)海洋新能源開發(fā)與電化學(xué)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)看到了新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的廣闊前景。下一步,該團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢,對接產(chǎn)業(yè)需求,在海水制氫、打造可再生氫能微電網(wǎng)系統(tǒng)等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力,不斷為新型清潔能源技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型提供技術(shù)支撐。
(本報?5月26日訊)