制绿氢难题破解：团队研究攻克高效节能技术

来源：光明日报

本报呼和浩特2月4日电（记者高平、王潇）

近日，内蒙古大学化学化工学院刘健教授、王艳琴副教授团队在节能制绿氢联产高附加值化学品领域取得重大突破，相关研究成果发表于《自然》子刊。

绿氢（指使用风能、太阳能等可再生能源电解水生产的氢能）是实现碳中和目标的重要能源形式，但其规模化生产面临一个主要障碍：电解水制氢过程中的高能耗问题。其中析氧反应占据了近90%的电能消耗。长期以来，科研人员致力于探索可替代析氧反应的低耗能阳极反应，以期通过“开源节流”的方式提升制氢效率。尿素氧化反应被认为是一个具有前景的替代方向，同时亚硝酸盐作为尿素选择性氧化的产物之一，在食品、农业和医药等行业应用广泛。因此，利用尿素废水作为阳极原料合成亚硝酸盐，有望同时实现绿氢的节能制备与高附加值亚硝酸盐的联合生产。然而，传统的尿素氧化反应倾向于生成氮气，这为目标产物亚硝酸盐的选择性调控带来了显著困难。

研究团队提出了一种创新的催化剂设计策略，成功构建出高效多功能电催化剂，将反应路径导向高附加值亚硝酸盐的生成与协同产氢，同时显著抑制了氮气副反应的发生，实现了尿素向亚硝酸盐的高效转化，且具有经济可行性。

该研究实现了反应路径的有效调控，为超低能耗制氢与废水资源化耦合提供了新思路，有望推动绿氢工业化生产的发展。

该研究服务“双碳”目标，开发尿素节能制氢联产高附加值亚硝酸盐的新技术，并将该策略成功拓展至锌—尿素电池体系，展现出从基础机制创新到工程应用转化的潜力。该成果得到了国家自然科学基金、内蒙古自治区科技计划项目等项目的资助。