9月14日,國際能源學類頂級期刊、美國化學學會旗下雜志《ACS Energy Letters》刊發了電解水制氫相關技術新成果,研發團隊通過加入一種含10%銫元素的新材料,可顯著提升固體氧化物電解水制氫的產氫速率。
加入一種含10%銫元素的新材料,可使固體氧化物電解水制氫的產氫速率提升至傳統電解水制氫技術的2-3倍,達到國際領先水平,這是紫金礦業和華南理工研發團隊近日取得的一項技術突破,有望為氫能高效制取提供新路徑。
該研究成果由紫金礦業新能源新材料科技(長沙)有限公司(以下簡稱“紫金長沙新能源公司”)與華南理工大學陳宇教授團隊等聯合取得,于9月14日發表在國際能源學類頂級期刊、美國化學學會旗下雜志《ACS Energy Letters》。
利用電能將水分解,就得到了氫氣和氧氣,電解水制氫是一種最為清潔的制氫技術和儲能形式,但由于電能消耗高、制氫成本高等原因,使用占比僅為1%。如何降低電解水制氫成本,是行業面臨的一大挑戰,也是真正實現能源零碳轉型的關鍵。
經過反復比對、嘗試摸索,紫金礦業與華南理工項目團隊合成了含有10%銫等五種元素的全新化合物PrBa0.9Cs0.1Co2O5-δ。實驗發現,銫摻雜的新材料,極大提高了電解制氫的電化學性能和穩定性,在650℃、1.3伏,電解水制氫模式下,電流密度高達2.85安培每平方厘米。
本研究項目發明的銫摻雜新電極材料具有非常高的電化學反應活性,使得電解過程在中低溫環境下運行成為可能,從而大幅度降低運行成本。
該項目負責人,紫金長沙新能源公司總經理劉瑛博士畢業于美國佐治亞理工學院,曾在多家世界500強企業長期從事新能源項目科研管理工作,是固體電化學和氫能領域資深專家。劉瑛博士表示,“傳統電解制氫技術目前普遍的電流密度為1安培每平方厘米左右,但此次試驗成果提升到了2.85安培每平方厘米,有望顯著降低電解池材料和生產成本,延長使用壽命,為加快氫能高效制取提供極大助力?!?/p>
這一研究成果為銫元素在氫能產業的廣泛應用奠定了理論基礎,后續,紫金長沙新能源公司將繼續推進成果的中試和產業化。
紫金礦業于2022年6月收購湘源硬巖鋰多金屬礦,該礦伴生銣、銫、鎢、錫等多種金屬,其中氧化銣49萬噸,氧化銫8000噸,銣、銫具有很強的化學活性和優異的光電效應性能。
據可靠測算,該研究成果若取得廣泛應用,將消耗300-500噸銫,有效解決銣、銫小金屬資源利用問題。紫金礦業研究人員也正在研究銣元素在電解水制氫中的試驗情況,以及銣、銫在鈣鈦礦太陽能電池中的應用情況。