我国制氢技术获重大突破！连发三篇Nature、Science刊

北京大学科学研究部、复旦大学 2025-02-18

近期，我国在制氢技术领域获得多项重大突破！我国北京大学、复旦大学南北两所高校同期在《Science》上发文宣布在制氢催化剂领域取得重大进展。

复旦团队：

2025年2月14日，复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程全国重点实验室张波教授团队、徐一飞青年研究员团队联合化学系徐昕教授团队在《科学》杂志（Science）发表关于质子交换膜电解水装置（PEMWE）催化剂的最新研究成果，题为《熟化诱导嵌入形成的超稳定析氧反应电催化剂》。复旦大学团队创新设计嵌入式载体型催化剂，灵感源于中国传统麻球结构，通过将“芝麻”（氧化铱）嵌入到“麻球”（载体）中，将贵金属铱用量大幅减少，原料成本从每克1300元降至行业新低，同时能效提升65%。

这一历时三年研发的电解水制氢成果，通过创造性的催化剂设计思路，大幅提高制氢效率和稳定性，为绿色氢能可持续发展提供技术支撑。

北大团队：

北京大学马丁教授团队及合作者聚焦制氢技术，分别于2025年2月13日及14日Nature 和Science上发表两项重磅研究成果。这位两刊“双料”科学家团队为清洁能源领域带来突破性进展。

北京大学马丁教授团队及合作者此次发表的两项成果连续两天被刊发在国际顶级学术期刊，足见其影响深远。尽管两项研究都旨在优化制氢反应，但二者侧重点和实现路径却大有不同。

研究团队在《Nature》杂志发表的研究成果题为“Shielding Pt/γ-Mo2N by Inert Nano-overlays Enables Stable H2 Production”，聚焦催化剂稳定性，延续了马丁教授此前在甲醇和水重整制氢方面的研究，创新性地引入稀土元素对催化剂进行改造，开发出了一种全新且泛用的高活性产氢催化剂稳定策略。研究发现，当稀土元素存在于催化剂表面并保护住催化剂的“非界面活性位”时，催化剂的寿命得到了大幅提升。具体而言，催化剂中每个Pt原子可以产生1500万个氢分子，这一“转换数”整整超过了此前报道的最高记录一个数量级。这一历史性突破为高效、稳定的制氢技术提供了全新思路。

研究团队在《Science》杂志发表的题为“Thermal catalytic reforming for hydrogen production with zero CO2 emission”的研究成果则聚焦于乙醇和水分子重整的零碳排放制氢路径。团队开发了一种高效的Pt-Ir/α-MoC界面催化剂，不仅实现了水分子和乙醇分子的同时活化，还成功避免了乙醇分子C-C键的断裂，破解了传统乙醇制氢的技术瓶颈。这意味着，除了目标产物氢气外，反应还能生成高附加值的乙酸，同时整个过程实现了零CO₂排放。

其研究成果同时在全球两大顶级学术期刊《Science》和《Nature》上刊发。该催化剂仅在270摄氏度下，就可将农林废弃物转化的生物乙醇与水分子反应直接转化为清洁氢气，实现高产率氢气生产。这一重大成果为零碳排放的工业制氢奠定了坚实的科学基础。