电解水制氢提效降本战略之十年坚守：剑走偏锋、捭氧阖氢

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电解水制氢是实现碳中和的重要战略措施，但高成本已成为制约其发展的瓶颈。因此，电解水制氢提效降本势在必行。
       2021年4月8日，中国石油石油化工研究院马安副院长、科研处吴培副处长和化工室李庆勋副主任到访北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，与段雪院士团队针对电解水制氢提效降本这一关键问题进行了深入探讨。北京化工大学段雪院士、人事处处长卫敏教授、化工资源有效利用国家重点实验室主任宋宇飞教授、孙晓明教授、邵明飞教授、赵宇飞教授、栗振华副教授和马丽娜博士等参加了研讨，会议特邀吉林大学化学学院林海波教授和清华大学段昊泓副教授参加，会议由宋宇飞教授主持。
       会上邵明飞教授做了《电解水制氢提效降本》的报告，详细介绍了段雪院士团队提出的电解水制氢耦合氧化（Electrochemical Hydrogen-evolution Coupling with Oxidation; EHCO）的原创概念，以及基于此概念所发展的电解水制氢 “提效降本”的系列创新性技术和实践成果。段雪院士于2011年提出以电解水制氢过程中氧端未被利用的活性氧耦合氧化、破解电解水制氢提效降本难题的创新思想，后经十年持续深入的研究，团队解决了系列科学问题，发展了电解水耦合氧化的关键催化剂，实现了电解水制氢与碳-碳键活化、碳-氢键活化、碳-氧键活化的工艺耦合，对10余类EHCO体系在大幅提升产氢效率的同时，联产的氧化产品进一步平抑了电解水制氢成本。清华大学段昊泓副教授课题组与团队合作进一步提出电解水制氢耦合生物质转化的创新思想，并在多个体系取得突破性进展，为氧端活性氧利用开辟了更为广阔的空间。

       实验室结果表明：电解水制氢价格可降至与煤制氢相当或更低，同时联产氧化产品的价格远低于市场价格。

       EHCO创新思想提出后，先后得到国家自然科学基金中石油联合基金（2014年）和国家自然科学基金重大项目（2021年）的立项支持。在十年基础研究支撑下，打通了EHCO流程，构建了自主知识产权体系，并积极开展工程化研究，为固定式大规模制氢耦合电氧化工艺包设计奠定了基础。
中石油研究院马院长等认为团队工作思路新奇、基础研究工作系统扎实、打通了工艺流程、提效降本效果显著、成功破解了电解水制氢成本难题、针对工程化开展了有效的前期工作、技术体系具有可行性和工业化前景，他结合中石油业务，针对性提出了电解水制氢与醇类和烯烃氧化等关键大宗化学品合成耦合的具体目标；针对团队已开展的工程化前期工作，吉林大学林海波教授提出了极富建设性的电化学工程建议。经过热烈讨论，各方明确了下一步工程化目标及合作内容，为电解水制氢提效降本落地实施制定了纲要计划。

        文章来源：北京化工大学
        段雪， 应用化学家。北京化工大学应用化学系教授，中国科学院院士。1957年1月生于北京市，籍贯北京。1982年毕业于吉林大学化学系，1988年获北京化工学院化学系博士学位。现任北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室主任。2007年当选中国科学院院士。长期从事应用化学研究，在“以产品性能导向的插层结构设计”和“以产品生产导向的插层过程控制”方面开展应用基础和工程化研究。发展了插层结构阻燃抑烟材料、选择性红外吸收材料、“分子容器”、缓释药物、薄膜材料和催化材料等系列插层材料提出了非平衡晶化法等系列组装方法设计的旋膜反应器实现了晶粒尺寸窄分布控制并大幅度缩短了成核时间，为工业化创造了条件。获国家发明专利授权35件, 并曾获2001年国家科技进步二等奖和2004年国家技术发明二等奖等多项奖励。
        邵明飞，北京化工大学教授、博士生导师。获得国家自然科学基金委优秀青年科学基金资助。2014年于北京化工大学获工学博士学位，导师：段雪院士。以第一或通讯作者在Chem、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、Nano Energy、Energy Storage Mater.、Chem. Sci.、Chem. Mater.、Small等国际化学材料类期刊发表SCI论文56篇，影响因子>10的论文28篇；10篇论文入选 ESI高被引TOP 1%论文，入选RSC TOP 1%中国高被引作者(2018)。论文发表以来已被SCI期刊引用4300余次，其中单篇最高被引510余次，被引>100次的论文14篇，H因子为32。以第一作者撰写英文专著章节1章。