本網(wǎng)訊  “加入一種含銫元素的新材料，可使固體氧化物電解水制氫的產(chǎn)氫速率較傳統(tǒng)電解水制氫技術(shù)得到較大提升”。紫金礦業(yè)劉瑛博士針對電解水制氫“電能消耗高、制氫成本高”，制約有著“終極能源”之稱的氫能加快推廣應(yīng)用的問題，提出了新的解決方案。

9月14日，國際能源學(xué)類頂級期刊、美國化學(xué)學(xué)會(huì)旗下雜志《ACS Energy Letters》，發(fā)表了該項(xiàng)以劉瑛博士、陳宇教授等為聯(lián)合通訊作者的研究成果，認(rèn)為達(dá)到國際領(lǐng)先水平，有望為氫能高效低能耗制取提供新路徑。

中國能源現(xiàn)狀是“富煤、缺油、少氣”，可再生能源資源豐富。國家發(fā)改委2022年發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》將氫能確定為國家能源體系的重要組成部分和實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體。

電解水制氫是一種清潔的制氫技術(shù)和儲(chǔ)能形式，但由于電能消耗高、制氫成本高等原因，使用占比僅為1%。如何降低電解水制氫成本，是行業(yè)面臨的一大挑戰(zhàn)，也是真正實(shí)現(xiàn)能源零碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。

減少化石能源使用是應(yīng)對全球氣候變化的當(dāng)務(wù)之急。

面對人類可持續(xù)發(fā)展面臨的威脅，近年來，紫金礦業(yè)把“為人類美好生活提供低碳礦物原料”作為公司使命，加大力度培育新能源新材料產(chǎn)業(yè)增長極，形成了一批國際先進(jìn)、打破壟斷、填補(bǔ)空白的關(guān)鍵技術(shù)。鋰礦方面，公司在青藏高原上的拉果錯(cuò)鋰鹽湖，突破了達(dá)到國際領(lǐng)先水平的提鋰技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了基于離子篩吸附劑的短流程綠色鹽湖提鋰。清潔能源方面，與福州大學(xué)合作成立福大紫金氫能公司，在氨氫能源技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面取得重大突破并逐步走向市場，累計(jì)獲得專利授權(quán)34項(xiàng)。

為加快形成新能源新材料的核心競爭力，紫金礦業(yè)加大學(xué)科帶頭人引進(jìn)力度，劉瑛博士畢業(yè)于美國佐治亞理工學(xué)院，曾在多家世界500強(qiáng)企業(yè)長期從事新能源科研管理工作，是固體電化學(xué)和氫能領(lǐng)域頂尖的青年專家。2022年底，他加盟紫金任職長沙新能源科技公司總經(jīng)理，隨即謀劃著將紫金的銣、銫等資源優(yōu)勢應(yīng)用到新能源領(lǐng)域。

2023年1月，劉瑛博士在一次交流中提議，銣、銫具有很強(qiáng)的化學(xué)活性和優(yōu)異的光電效應(yīng)性能，在電解水制氫中或許能發(fā)揮作用。經(jīng)與華南理工大學(xué)陳宇教授團(tuán)隊(duì)溝通，雙方達(dá)成合作共識。作為項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人，劉瑛主持項(xiàng)目選題和監(jiān)管，并深度參與到實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論、論文撰寫和專利申報(bào)之中。

經(jīng)過反復(fù)比對、嘗試摸索，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)合成了全新化合物。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，銫摻雜新電極材料具有非常高的電化學(xué)反應(yīng)活性，使得電解過程在中低溫環(huán)境下運(yùn)行成為可能，極大提高了電解制氫的電化學(xué)性能和穩(wěn)定性，從而大幅度降低運(yùn)行成本。

劉瑛博士表示，“傳統(tǒng)電解制氫技術(shù)如堿性和質(zhì)子膜電解池普遍的電流密度為0.5-1.5安培每平方厘米，但此次試驗(yàn)成果提升到了2.85安培每平方厘米，有望顯著降低電解池材料和生產(chǎn)成本，延長使用壽命，為加快氫能高效制取提供極大助力，同時(shí)，紫金礦業(yè)于2022年6月收購湘源硬巖鋰多金屬礦，該礦伴生氧化銣49萬噸，氧化銫8000噸。據(jù)可靠測算，該研究成果若取得廣泛應(yīng)用，將消耗300-500噸銫，有效解決銣、銫小金屬資源利用問題?！?/span>

據(jù)了解，后續(xù)，紫金長沙新能源科技公司將繼續(xù)推進(jìn)成果的中試和產(chǎn)業(yè)化。同時(shí)，研究人員也正在研究銣元素在電解水制氫中的試驗(yàn)情況，以及銣、銫在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用情況。

編輯：林淑蘭  審核：魏亞霖  總編：汪潔