據(jù)紫金礦業(yè)消息，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(chǎn)氫速率較傳統(tǒng)電解水制氫技術(shù)得到較大提升，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，這是紫金礦業(yè)和華南理工大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)近日取得的一項(xiàng)技術(shù)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(yè)長(zhǎng)沙新能源公司與華南理工大學(xué)陳宇教授團(tuán)隊(duì)等聯(lián)合取得，于9月14日發(fā)表在國(guó)際能源學(xué)類頂級(jí)期刊、美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)旗下雜志《ACS Energy Letters》。 中國(guó)能源現(xiàn)狀是“富煤、缺油、少氣”，可再生能源資源豐富。如何將不穩(wěn)定、受氣候變化影響的可再生能源儲(chǔ)存起來(lái)，需要時(shí)再轉(zhuǎn)化為電能，可循環(huán)使用、能量密度達(dá)汽油3倍的氫能成為了其中關(guān)鍵的中間能源。
國(guó)家發(fā)改委2022年發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021—2035年)》將氫能確定為國(guó)家能源體系的重要組成部分和實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體。 如今，氫燃料電池客車、加氫站等氫能利用正逐步走進(jìn)人們的生活，但目前利用最多的仍是釋放溫室氣體的化石能源制氫，仍需大力發(fā)展清潔低碳的氫能產(chǎn)業(yè)。
減少化石能源使用是應(yīng)對(duì)全球氣候變化的當(dāng)務(wù)之急。
面對(duì)人類可持續(xù)發(fā)展面臨的威脅，近年來(lái)，紫金礦業(yè)把“為人類美好生活提供低碳礦物原料”作為公司使命，加大力度培育新能源新材料產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)極，形成了一批國(guó)際先進(jìn)、打破壟斷、填補(bǔ)空白的關(guān)鍵技術(shù)。鋰礦方面，公司在青藏高原上的拉果錯(cuò)鋰鹽湖，突破了達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的提鋰技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了基于離子篩吸附劑的短流程綠色鹽湖提鋰。清潔能源方面，與福州大學(xué)合作成立福大紫金氫能公司，在氨氫能源技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面取得重大突破并逐步走向市場(chǎng)，累計(jì)獲得專利授權(quán)34項(xiàng)。
為加快形成新能源新材料的核心競(jìng)爭(zhēng)力，紫金礦業(yè)加大學(xué)科帶頭人引進(jìn)力度，劉瑛博士畢業(yè)于美國(guó)佐治亞理工學(xué)院，曾在多家世界500強(qiáng)企業(yè)長(zhǎng)期從事新能源科研管理工作，是固體電化學(xué)和氫能領(lǐng)域頂尖的青年專家。2022年底，他加盟紫金任職長(zhǎng)沙新能源科技公司總經(jīng)理，隨即謀劃著將紫金的銣、銫等資源優(yōu)勢(shì)應(yīng)用到新能源領(lǐng)域。
2023年1月，劉瑛博士在一次交流中提議，銣、銫具有很強(qiáng)的化學(xué)活性和優(yōu)異的光電效應(yīng)性能，在電解水制氫中或許能發(fā)揮作用。經(jīng)與華南理工大學(xué)陳宇教授團(tuán)隊(duì)溝通，雙方達(dá)成合作共識(shí)。作為項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人，劉瑛主持項(xiàng)目選題和監(jiān)管，并深度參與到實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論、論文撰寫和專利申報(bào)之中。
經(jīng)過(guò)反復(fù)比對(duì)、嘗試摸索，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)合成了全新化合物。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，銫摻雜新電極材料具有非常高的電化學(xué)反應(yīng)活性，使得電解過(guò)程在中低溫環(huán)境下運(yùn)行成為可能，極大提高了電解制氫的電化學(xué)性能和穩(wěn)定性，從而大幅度降低運(yùn)行成本。
劉瑛博士表示，“傳統(tǒng)電解制氫技術(shù)如堿性和質(zhì)子膜電解池普遍的電流密度為0.5-1.5安培每平方厘米，但此次試驗(yàn)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(chǎn)成本，延長(zhǎng)使用壽命，為加快氫能高效制取提供極大助力，同時(shí)，紫金礦業(yè)于2022年6月收購(gòu)湘源硬巖鋰多金屬礦，該礦伴生氧化銣49萬(wàn)噸，氧化銫8000噸。據(jù)可靠測(cè)算，該研究成果若取得廣泛應(yīng)用，將消耗300-500噸銫，有效解決銣、銫小金屬資源利用問(wèn)題。”
據(jù)了解，后續(xù)，紫金長(zhǎng)沙新能源科技公司將繼續(xù)推進(jìn)成果的中試和產(chǎn)業(yè)化。同時(shí)，研究人員也正在研究銣元素在電解水制氫中的試驗(yàn)情況，以及銣、銫在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用情況。
科技創(chuàng)新引領(lǐng)紫金在綠色低碳轉(zhuǎn)型的道路上加速?zèng)_刺，形成了一批國(guó)際先進(jìn)、打破壟斷、填補(bǔ)空白的關(guān)鍵技術(shù)。鋰礦方面，公司在青藏高原上的拉果錯(cuò)鋰鹽湖，突破了達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的提鋰技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了基于離子篩吸附劑的短流程綠色鹽湖提鋰。清潔能源方面，與福州大學(xué)合作成立福大紫金氫能公司，在氨氫能源技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面取得重大突破并逐步走向市場(chǎng)，累計(jì)獲得專利授權(quán)34項(xiàng)。
今年1月，紫金礦業(yè)公布了具有挑戰(zhàn)性的雙碳目標(biāo)，2029年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2050年實(shí)現(xiàn)碳中和，目標(biāo)指標(biāo)與全球頭部企業(yè)時(shí)間表同步。公司旗下海內(nèi)外大批礦山、冶煉廠，正積極實(shí)施以清潔能源與燃料替代、電氣化比例提高等為主的減排措施，大力開發(fā)可再生清潔能源項(xiàng)目，節(jié)能降碳取得初步成效，正努力為早日實(shí)現(xiàn)碳中和而加速升級(jí)。
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