新型催化剂让工业粗氢“一步变宝”

中化新网讯 “粗氢”难以高效、低成本地提纯和储存，这一问题长期困扰产业发展。日前，中国科学院院士包信和、复旦大学未来能源高等研究院研究员朱义峰及北京大学马丁教授团队成功研发出一种全新的催化技术，首次实现工业粗氢的直接分离与存储一体化，有关成果发表在《自然·能源》上。

“工业粗氢是一种被杂质困住的宝藏。”包信和表示，全球每年生产氢气超9500万吨，我国贡献超过3300万吨。其中，超过98%的氢气来自煤炭、天然气等化石能源的重整过程。此外，钢铁、化工等行业也会排放大量含氢废气，每年全球排放量约990万吨。包信和说：“这些宝贵的工业粗氢含有大量杂质——主要是一氧化碳和二氧化碳（统称COx）。现有的分离提纯技术复杂、成本高昂，导致这些量大价廉的粗氢资源难以直接用于氢燃料电池汽车等高端领域，造成了巨大的资源浪费。”

据他介绍，该研究成果的核心突破在于设计了一种“聪明”的新型催化剂，让催化剂学会“挑食”。“这种催化剂能精准‘抓取’粗氢中的氢气分子进行反应，却对‘讨厌’的杂质COx‘视而不见’。利用这种催化剂，可以巧妙地将粗氢中的氢气，像‘存钱’一样直接储存到一种特定的液体分子中。”朱义峰表示，当需要纯净氢气时，比如给燃料电池汽车加氢，只需对“储氢液体”进行简单催化反应，就能释放出纯度极高、完全不含COx杂质的氢气，满足严格的使用要求。

“新技术的关键在于实现了三大突破。”朱义峰介绍，首先是“抗毒”能力强，即使在杂质COx浓度超过50%、比氢气还多，且温度高达170摄氏度的恶劣环境下，这种催化剂依然能高效工作，打破了传统催化剂极易被杂质“毒死”失效的局限。其次，流程极大简化，告别过程冗长、设备多、能耗高、成本巨大的传统方法，一步到位完成“分离+储存”，显著降低了能耗和设备投资。“更重要的是产出价值高，这一技术能最终得到直接用于燃料电池的高纯氢气，而得到的COx富集尾气也具有一定经济与应用价值。”朱义峰说。