“吃粗糧”的催化劑問世 我國科學家讓工業粗氫“一步變寶”

          氫能，被譽爲未來清潔能源的“明星”，正引領全球能源轉型的浪潮。然而，一個巨大的瓶頸阻礙著(zhe)它的廣泛應用：我們手上有大量現成“粗氫”，卻難以高效、低成本地提純和儲存。複旦大學未來能源高等研究院包信和院士、朱義峰研究員及北京大學馬丁教授團隊日前在《自然·能源》發表一項重要成果。他們成功研發出一種全新的催化技術，首次實現瞭(le)工業粗氫的直接分離與存儲一體化。

　　“工業粗氫是一種被雜質困住的寶藏。”包信和表示，全球每年生産氫氣超過9500萬噸，我國貢獻超過3300萬噸，是産氫大國。其中超過98%的氫氣來自煤炭、天然氣等化石能源的重整過程。此外，鋼鐵、化工等行業也會排放大量含氫廢氣，每年全球排放量約990萬噸。“這些都是寶貴的‘工業粗氫’。但它們都含有大量雜質——主要是一氧化碳和二氧化碳（統稱COx）。現有的分離提純技術複雜、成本高昂，導緻這些量大價廉的粗氫資源難以直接用於(yú)氫燃料電池汽車等高端領域，造成瞭(le)巨大的資源浪費。”

　　成果的核心突破在於(yú)設計瞭(le)一種“聰明”的新型催化劑，讓催化劑學會“挑食”。“這種催化劑的精妙之處在於(yú)它能精準‘抓取’粗氫中的氫氣分子進行反應，卻對‘讨厭’的雜質COx‘視而不見’。他們利用這種催化劑，巧妙地将粗氫中的氫氣，像‘存錢’一樣直接儲存到一種特定的液體分子中。”朱義峰解釋道。

　　他表示，當需要純淨氫氣時，比如給燃料電池汽車(chē)加氫，隻需對這個“儲(chǔ)氫液體”進行簡單催化反應（脫氫），就能釋放出純度極高、完全不含COx雜質的氫氣，滿足嚴格的使用要求。

　　新技術爲何如此強大？

　　“關鍵在於(yú)實現瞭(le)三大突破。”朱義峰介紹，首先是“抗毒”能力強，即使在雜質COx濃度超過50%、比氫氣還多，且溫度高達170℃的惡劣環境下，這種催化劑依然能高效工作，性能媲美使用純氫！這徹底打破瞭(le)傳統催化劑極易被雜質“毒死”失效的局限。其次，流程革命性簡化，告别煩瑣的“先提純、再儲存運輸”老路。傳統方法需要經過水汽變換、脫碳、吸附、Pd膜分離、深冷等多道複雜工序提純氫氣，然後再壓縮或液化儲存運輸，最後還得釋放使用，過程冗長、設備多、能耗高、成本巨大。新技術一步到位完成“分離+儲存”，大大縮短瞭(le)流程，顯著降低瞭(le)能耗和設備投資。

　　“更重要的是産(chǎn)出價值高，這一技術能最終得到直接用於(yú)燃料電池的高純氫氣，而得到的COx富集尾氣也具有一定經濟與應用價值。”

　　“我們研發的‘吃粗糧’的催化劑，讓工業粗氫中的氫氣精準‘存’進液體，使用時再釋放高純(chún)氫，一步解決分離和儲(chǔ)存兩大世界性難題，盤活巨量粗氫資源。”馬丁強調。