更稳定！我国科学家成功合成可用于电解水制氢的非贵金属催化剂工作超过19000小时仍无衰退迹象【附电解水制氢行业技术赛道观察图谱】

来源：米兰体育app安装发布时间：2024-11-12 22:49:22

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　　电解水制氢技术是实现绿色氢能的重要方法，然而，传统贵金属催化剂的高成本限制了其大规模工业化应用。

　　据财联社报道，西湖大学人工光合作用与太阳能燃料中心的孙立成教授团队成功合成了一种全新的非贵金属催化剂CAPist-L1，在碱性环境中，即便是在安培级电流密度下持续工作超过惊人的19000小时后，依然保持着高效稳定的催化性能，其表面持续产生氢气气泡，未见任何衰退迹象。与目前市场上已有的催化剂相比，CAPist-L1的催化效率和稳定能力均展现出明显优势。近日，相关成果发表于国际学术期刊《自然催化》上。

　　孙立成教授透露，CAPist-L1的诞生纯属意外之喜。在一次实验中，小组成员因操作失误将乙醇误作去离子水使用于镍铁基OER催化剂的制备过程中，却意外发现这种“错误”条件下生成的催化剂展现出了卓越的OER性能。在电子显微镜下观察，该催化剂呈现出如绣球花般层叠交织的精美结构，因此得名“绣球花”催化剂。

　　从偶然的发现到科学的验证，孙立成教授团队迅速行动，从理论层面深入剖析“绣球花”催化剂的优异性能，并通过一直在优化制备工艺，最终开发出了一套基于非均匀形核液相体系的催化剂制备技术。这一技术不仅提高了催化剂的生产效率，更确保了催化剂质量的稳定性和一致性。

　　在机制研究方面，团队通过对CAPist-L1进行详尽的成分、结构和形貌分析，揭示了其高效稳定的秘密催化层与金属基底之间有着一层致密的过渡层。这一过渡层如同一座桥梁，将催化层牢固地锚定在金属基底上，有很大效果预防了催化层在长。

　　CAPist-L1制备工艺简单、成本低廉、可重复度高、易放大化制备且具备超高OER活性和稳定能力，展现出优良的工业化应用前景。

　　电解水制氢上业包括：能源电力与电解水制氢设备原材料，包括电解槽隔膜、电解液、正/负电极板等;中游为电解水制氢设备及建设项目，其主要工艺包括ALK/PEM/SOEC;下游最重要的包含氢能储运、燃料电池、工业应用、发电等应用领域。

　　西湖大学人工光合作用与太阳能燃料中心孙立成教授团队成功合成可用于电解水制氢的非贵金属催化剂CAPist-L1。该技术处于电解水制氢产业链的上游环节。

　　与化石能源制氢和工业副产氢相比，电解水制氢技术在生产运行成本与设备投资所需成本上均较为昂贵。以目前的电解水平，当可再次生产的能源电价降至0.2元/kWh时，电解水制氢成本将接近于化石原来制氢成本。同时，随着制氢项目的规模化发展、关键核心技术的国产化突破、电解槽能耗和投资所需成本的下降以及碳税等政策的引导下，电解制氢技术在减少相关成本方面极具发展潜力。

　　目前国内大标方电解水制氢行业处于发展初期，除了央企、国企等大型项目公开对外招标以外，不少具有量产能力的企业都具有各自的市场开发渠道，包括企业方邀标、议标等非公开渠道。根据索比氢能、香橙会氢能研究院统计，2023年国内共19个项目完成中标，中标规模达898MW，其中派瑞氢能、隆基氢能、阳光电源分别中标256.5、202、152MW。

　　未来，随着各国补助力度加大与更多大型项目落地，国际电解水制氢产能或将继续成番增长。一方面，海外有较多大型规划绿氢项目储备，全球经过投资决议的万吨级电解水制氢项目已有近50项;另一方面，全球尤其欧洲各国对绿氢生产的补贴资金逐渐到位，叠加航运、化工等领域对零碳燃料与零碳原料的需求量开始上涨，或会推动2024年多项万吨级项目落地开工。结合各国项目规划、补贴进展、碳市场等多方面预测，乐观情境下，到2025年底全球(含中国)绿氢累计产能或将增长至约140万吨/年，到2030年底全球(含中国)绿氢累计产能或将增长至约1600万吨/年。

　　根据前瞻产业热力图显示，目前电解水制氢关键技术强相关的城市集群大多分布在在长三角、东北地区和华东地区，尤其是长三角地区成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于电解水制氢研发，成为潜在的电解水制氢技术发展中心。根据热力图的分布，长三角地区有极大的可能性成为电解水制氢技术的先导区域。着重关注江苏省南通市如皋市、江苏省苏州市虎丘区、黑龙江省哈尔滨市香坊区、江苏省苏州市吴中区等地的相关企业，以及这一些地方对电解水制氢产业高质量发展的投资环境和潜力市场。