氫氣是最清潔的能源之一

創新制氫技術有利于推動實現“雙碳”目標

近日

哈工程物理與光電工程學院陳玉金教授團隊

以基礎理論研究和原始創新

推動新質生產力發展

研發的一種新型制氫器件

為綠色制造氫燃料和高附加值化學品

提供了更為高效的方法

該研究成果以“調控金屬有機框架d帶中心實現高效甘油氧化耦合制氫”（ “Regulation of the d-band center of metal–organic frameworks for energy-saving hydrogen generation coupled with selective glycerol oxidation” ）為題發表在國際頂級學術期刊《美國科學院院報》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS)上，詳細闡述了催化劑電極的反應路徑與催化機制，為甘油電化學氧化耦合制氫雙功能催化劑的深入研發提供了理論基礎。

論文的第一作者為哈工程物理與光電工程學院2020級博士研究生何玉倩，物理與光電工程學院青年教師閆峰為第一通訊作者，物理與光電工程學院陳玉金教授、材料科學與化學工程學院朱春玲教授和溫州大學侴術雷教授為共同通訊作者，哈爾濱工程大學為第一單位。

電解水制氫（陰極產氫氣，陽極產氧氣）屬于綠色制氫技術，但采用傳統技術陽極氧氣析出反應效率緩慢，阻礙了該技術的工業化應用。哈工程科研團隊發現，若以甘油電化學氧化代替氧氣析出反應制氫，不僅可以突破氧氣析出反應緩慢的限制，而且可以生產高附加值產品如甲酸鹽等。因此，開發一種性能優異的甘油電化學氧化和氫析出反應雙功能催化劑是實現高效電解制氫的關鍵。

在制備催化劑的過程中，陳玉金教授團隊逐一攻克了催化劑材料的活性易受多種因素影響、結構穩定性較差，造成的催化劑電導率不高和活性不足等難題， 從材料結構設計入手，制備了含有原子級分散的金屬摻雜納米陣列催化劑，使不同組分間的電子相互作用增強，顯著提高了催化劑的甘油電化學氧化和氫析出反應活性。

經過反復實驗，何玉倩在陳玉金教授、閆峰老師的指導下，成功制備出具有優異電化學性能的催化劑。同時，該成果中催化劑的制備方法具有通用性，多種金屬采用該方法均可適用于甘油電氧化輔助制氫。該技術可以有效降低電能消耗，提升整體反應速率，且可得到高附加值產品，為我國綠色氫能源的高效開發提供了一種嶄新的策略，為構建清潔低碳安全高效的能源體系，助力實現“碳達峰、碳中和”的戰略目標提供了技術支撐。

▲MCu-CAT的合成過程、微觀結構以及應用示意圖

陳玉金教授團隊多年來面向綠色新能源領域，深耕基礎科研，在新能源納米材料構建、性能評價及反應機制等方面開展系統研究，取得一系列創新成果。

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