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连发《Nature》《Science》!中国科研团队天然氢资源探寻及高效清洁制氢技术获关键突破

发布时间:2025/02/26 09:30    来源:中国氢能联盟


近日,中国科研团队在天然氢资源探寻方面和高效清洁制氢技术领域取得重大进展,不仅发现了我国大规模天然氢气的存在,还攻克了高效制氢催化剂的稳定性难题,并提出零碳排放的绿色制氢技术,为全球氢能产业的可持续发展以及碳中和目标的实现提供了重要支持。目前,相关成果已分别发表于国际顶级学术期刊《Nature》和《Science》。



日前,中国地质科学研究院与中国氢能联盟研究院在《Science》子刊上发表题为“Discovery of large-scale natural hydrogen leakage in the Zhangbei Basin,North China”的研究成果,揭示了中国北方张北盆地存在大规模的天然氢气(H2),标志着天然氢作为清洁能源资源的重大潜力。


研究团队通过1:10万的地球化学调查,在1060平方公里范围内发现了显著的氢气和二氧化碳异常,最高浓度达到1000ppm以上。分析表明,这些氢气主要来源于地壳深处的地质过程,如岩石蛇纹石化、地幔脱气和水的辐射分解。研究还强调,活跃断层和多阶段玄武岩活动对氢气的迁移和储集起到关键作用。这一发现为天然氢的分布和积累提供了重要的数据基础,并凸显了其作为可再生能源的全球战略意义。

图丨张北盆地天然氢气调查结果


2月13日,中国科学院大学周武教授团队与北京大学马丁教授团队合作在《Nature》发表题为“Shielding Pt/γ-Mo2N by inert nano-overlays enables stable H2 production”的研究成果,提出了一种全新的催化剂稳定策略。


研究团队通过设计、构筑稀土氧化物纳米覆盖层,成功保护了Pt/γ-Mo2N催化剂的高活性界面催化位点,显著提升了催化剂在甲醇-水重整(MSR)制氢反应中的稳定性,使其催化寿命突破1000小时,并创造了超过1500万的催化转化数(TON),远超现有甲醇-水重整催化剂,极大拓宽了该类型催化剂的工业应用前景。

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图丨Pt/La-Mo₂N催化剂的结构及产氢催化性能



2月14日,周武教授团队与北京大学、英国卡迪夫大学等机构合作在《Science》发表题为“Thermal catalytic reforming for hydrogen production with zero CO2 emission”的研究成果,为绿氢的生产与储存开辟了新方向。


该研究提出了一种基于金属-碳化钼(M/α-MoC)催化剂体系的“选择性部分重整”制氢新技术,实现了乙醇-水重整反应的零碳排放。通过原子级精准设计,研究团队开发的PtIr/α-MoC催化剂在270℃的温和条件下,实现了高通量氢气制备,同时联产高值化学品乙酸。该技术不仅从反应源头消除了二氧化碳直接排放,还显著降低了能耗,展现出良好的经济潜力和工业化应用前景。

图丨PtIr/α-MoC催化剂的结构及产氢催化性能

氢能被视为未来全球能源体系的重要支柱,其生产方式影响着全球碳中和目标的实现,高效、稳定、清洁、低成本的氢能生产已成为能源科技发展的关键挑战和全球能源转型的关键课题。氢能相关研究成果陆续在《Nature》和《Science》上的发表,为清洁能源的规模应用提供了关键助力。