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电解水制氢提效降本战略之十年坚守:剑走偏锋、捭氧阖氢

作者:  发布日期:2021-04-12


电解水制氢是实现碳中和的重要战略措施,但高成本已成为制约其发展的瓶颈。因此,电解水制氢提效降本势在必行。

202148日,中国石油石油化工研究院马安副院长、科研处吴培副处长和化工室李庆勋副主任到访北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室,与段雪院士团队针对电解水制氢提效降本这一关键问题进行了深入探讨。北京化工大学段雪院士、人事处处长卫敏教授、化工资源有效利用国家重点实验室主任宋宇飞教授、孙晓明教授、邵明飞教授、赵宇飞教授、栗振华副教授和马丽娜博士等参加了研讨,会议特邀吉林大学澳门威尼娱人网站林海波教授和清华大学段昊泓副教授参加,会议由宋宇飞教授主持。

会上邵明飞教授做了《电解水制氢提效降本》的报告,详细介绍了段雪院士团队提出的电解水制氢耦合氧化(Electrochemical Hydrogen-evolution Coupling with Oxidation; EHCO)的原创概念,以及基于此概念所发展的电解水制氢 “提效降本”的系列创新性技术和实践成果。段雪院士于2011年提出以电解水制氢过程中氧端未被利用的活性氧耦合氧化、破解电解水制氢提效降本难题的创新思想,后经十年持续深入的研究,团队解决了系列科学问题,发展了电解水耦合氧化的关键催化剂,实现了电解水制氢与碳-碳键活化、碳-氢键活化、碳-氧键活化的工艺耦合,对10余类EHCO体系在大幅提升产氢效率的同时,联产的氧化产品进一步平抑了电解水制氢成本。清华大学段昊泓副教授课题组与团队合作进一步提出电解水制氢耦合生物质转化的创新思想,并在多个体系取得突破性进展,为氧端活性氧利用开辟了更为广阔的空间。

实验室结果表明:电解水制氢价格可降至与煤制氢相当或更低,同时联产氧化产品的价格远低于市场价格。

EHCO创新思想提出后,先后得到国家自然科学基金中石油联合基金(2014年)和国家自然科学基金重大项目(2021年)的立项支持。在十年基础研究支撑下,打通了EHCO流程,构建了自主知识产权体系,并积极开展工程化研究,为固定式大规模制氢耦合电氧化工艺包设计奠定了基础。

中石油研究院马院长等认为团队工作思路新奇、基础研究工作系统扎实、打通了工艺流程、提效降本效果显著、成功破解了电解水制氢成本难题、针对工程化开展了有效的前期工作、技术体系具有可行性和工业化前景,他结合中石油业务,针对性提出了电解水制氢与醇类和烯烃氧化等关键大宗化学品合成耦合的具体目标;针对团队已开展的工程化前期工作,吉林大学林海波教授提出了极富建设性的电化学工程建议。经过热烈讨论,各方明确了下一步工程化目标及合作内容,为电解水制氢提效降本落地实施制定了纲要计划。