电解水制氢被认为是未来规模化制氢的首选。相比于传统的碱性电解水制氢,新兴的质子交换膜(PEM)电解水制氢因启停快、工作电流密度高、电解槽尺寸小且与可再生电能匹配性好等优点,逐渐成为了电解水制氢的主流发展方向。
研发团队以多酸作为氧化还原电解质,成功开发了一种从生物质到甲酸的高效催化转化耦合低能耗电解水制氢系统。在该系统中,葡萄糖等碳水化合物被多酸催化转化为甲酸,而氢则在阴极不断析出。其中,葡萄糖到甲酸的产率高达62.5 %,且甲酸为唯一的液相产物。本系统只需要1.22 V就可以获得50mA·cm-2的电流密度,产氢的法拉第效率接近100%,产氢能耗仅为2.9kW·h·Nm-3(H2),较传统电解水(4.2 kW·h·Nm-3(H2)节能超30 %,预测经济效益约为传统电解水制氢的5.4倍。在此基础上,研发团队进一步开发了系列多酸电解质催化苯甲醇到苯甲醛、环己酮到己二酸的高效电转化耦合低成本电解水制氢技术。随着千亿级绿氢产业的快速增长,本技术具有广阔的市场前景。