氢气从哪来?主要的技术方式包括传统能源的化石原料制氢法、化工原料制氢法、工业尾气制氢法、电解水制氢法以及新型制氢技术等。现阶段,我国主要用来制氢的方法是化石燃料制氢法。
我国是世界上最大的氢气生产和消耗国家,约占全球30%。2018年全国工业制氢约2500万吨,其中化石燃料制氢约占65%,工业副产氢约24%,电解水约占1%。理论上来讲,通过水裂解产生氧气,进而形成氢气,是最常见的氢气制备方法,但其产生的电/光电催化析氧反应(OER),会限制整体的能量转换效率。因此,研制出廉价而又高效的催化剂,成为电解水制氢推广的关键。
常用的氧析出商用催化剂是二氧化铱,但铱每克的价格接近黄金的两倍,通过二氧化铱制氢的成本高出转化为相同能量所需的汽油成本。另一种可作为催化元素的钌金属更便宜,但在强酸、强氧化性环境中,二氧化钌在高的工作电位下极易被氧化为四氧化钌,失去催化活性。
不久前,中国科学技术大学吴宇恩教授课题组运用创新工艺,千讯咨询发布的《中国能源市场前景调查分析报告》显示,研制出一种新型的钌单原子合金催化剂,向推进“电解水制氢”的能源工业化应用迈出重要一步。这一成果被选为今年4月《自然-催化》(学术杂志《自然》的子刊)的封面文章。