我研究團隊破解節(jié)能制綠氫難題
來源：光明日報 時間：2026-02-06 11:44
近日，內(nèi)蒙古大學化學化工學院劉健教授、王艷琴副教授團隊在節(jié)能制綠氫聯(lián)產(chǎn)高附加值化學品領(lǐng)域取得重大突破，在《自然》子刊發(fā)表研究成果。
據(jù)介紹，綠氫（指使用風能、太陽能等可再生能源電解水生產(chǎn)的氫能）是實現(xiàn)碳中和目標的重要能源形式，但其規(guī)?；a(chǎn)面臨一個主要障礙：電解水制氫過程中的高能耗問題，其中析氧反應(yīng)占據(jù)了近90%的電能消耗。長期以來，科研人員致力于探索可替代析氧反應(yīng)的低耗能陽極反應(yīng)，以期通過“開源節(jié)流”的方式提升制氫效率。尿素氧化反應(yīng)被認為是一個具有前景的替代方向，同時亞硝酸鹽作為尿素選擇性氧化的產(chǎn)物之一，在食品、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥等行業(yè)應(yīng)用廣泛。因此，利用尿素廢水作為陽極原料合成亞硝酸鹽，有望同時實現(xiàn)綠氫的節(jié)能制備與高附加值亞硝酸鹽的聯(lián)合生產(chǎn)。然而，傳統(tǒng)的尿素氧化反應(yīng)傾向于生成氮氣，這為目標產(chǎn)物亞硝酸鹽的選擇性調(diào)控帶來了顯著困難。
研究團隊提出了一種創(chuàng)新的催化劑設(shè)計策略，成功構(gòu)建出高效多功能電催化劑，將反應(yīng)路徑導向高附加值亞硝酸鹽的生成與協(xié)同產(chǎn)氫，同時顯著抑制了氮氣副反應(yīng)的發(fā)生，實現(xiàn)了尿素向亞硝酸鹽的高效轉(zhuǎn)化，且具有經(jīng)濟可行性。
該研究實現(xiàn)了反應(yīng)路徑的有效調(diào)控，為超低能耗制氫與廢水資源化耦合提供了新思路，有望推動綠氫工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展。
該研究服務(wù)“雙碳”目標，開發(fā)尿素節(jié)能制氫聯(lián)產(chǎn)高附加值亞硝酸鹽的新技術(shù)，并將該策略成功拓展至鋅—尿素電池體系，展現(xiàn)出從基礎(chǔ)機制創(chuàng)新到工程應(yīng)用轉(zhuǎn)化的潛力。該成果得到了國家自然科學基金、內(nèi)蒙古自治區(qū)科技計劃項目等項目的資助。
責任編輯：王奕博
