氫能作為重要的清潔能源，被廣泛認(rèn)為是未來全球能源體系重要支柱，其生產(chǎn)方式直接影響全球碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)，高效、穩(wěn)定、低成本的氫能生產(chǎn)，已成為能源科技發(fā)展的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

　　北京大學(xué)馬丁教授團(tuán)隊及合作者聚焦制氫技術(shù)分別于2月13日及14日，在Nature和Science上發(fā)表兩項重磅研究成果，這位兩刊“雙料”科學(xué)家團(tuán)隊為清潔能源領(lǐng)域帶來突破性進(jìn)展。

　　兩篇文章，一個目標(biāo)，多個路徑

　　北京大學(xué)馬丁教授團(tuán)隊及合作者此次發(fā)表的兩項成果連續(xù)兩天被刊發(fā)在國際頂級學(xué)術(shù)期刊，足見其影響深遠(yuǎn)。盡管兩項研究都旨在優(yōu)化制氫反應(yīng)，但二者側(cè)重點和實現(xiàn)路徑卻大有不同。

　　研究團(tuán)隊在《Nature》雜志發(fā)表的研究成果題為“ShieldingPt/γ-Mo2N by Inert Nano-overlays Enables Stable H2 Production”，聚焦催化劑穩(wěn)定性，延續(xù)了馬丁教授此前在甲醇和水重整制氫方面的研究，創(chuàng)新性地引入稀土元素對催化劑進(jìn)行改造，開發(fā)出了一種全新且泛用的高活性產(chǎn)氫催化劑穩(wěn)定策略。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)稀土元素存在于催化劑表面并保護(hù)住催化劑的“非界面活性位”時，催化劑的壽命得到了大幅提升。具體而言，催化劑中每個Pt原子可以產(chǎn)生1500萬個氫分子，這一“轉(zhuǎn)換數(shù)”整整超過了此前報道的最高記錄一個數(shù)量級。這一歷史性突破為高效、穩(wěn)定的制氫技術(shù)提供了全新思路。

　　研究團(tuán)隊在《Science》雜志發(fā)表的題為“Thermalcatalytic reforming for hydrogen production with zero CO2 emission”的研究成果則聚焦于乙醇和水分子重整的零碳排放制氫路徑。團(tuán)隊開發(fā)了一種高效的Pt-Ir/α-MoC界面催化劑，不僅實現(xiàn)了水分子和乙醇分子的同時活化，還成功避免了乙醇分子C-C鍵的斷裂。這意味著，除了目標(biāo)產(chǎn)物氫氣外，反應(yīng)還能生成高附加值的乙酸，同時整個過程實現(xiàn)了零CO2排放。這一重大成果為零碳排放的工業(yè)制氫奠定了堅實的科學(xué)基礎(chǔ)。

　　研究團(tuán)隊此次發(fā)表在《Nature》雜志的成果突破了催化科學(xué)中的穩(wěn)定性瓶頸，首次在不降低活性的前提下，實現(xiàn)了高穩(wěn)定性的界面催化劑設(shè)計，為貴金屬催化劑的低成本、高穩(wěn)定性應(yīng)用提供了可行方案，預(yù)計未來將在綠色能源、氫燃料電池、可持續(xù)化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，加速邁向零碳排放的未來。

　　發(fā)表在《Science》雜志的成果不僅為可持續(xù)氫能經(jīng)濟(jì)提供了新的解決方案，也為未來氫氣生產(chǎn)與儲存技術(shù)的發(fā)展開辟了新方向。隨著全球能源體系向低碳化轉(zhuǎn)型，這項突破性的催化技術(shù)有望成為推動綠色氫能產(chǎn)業(yè)的重要助力，為實現(xiàn)全球碳中和目標(biāo)貢獻(xiàn)關(guān)鍵力量。

　　馬丁教授團(tuán)隊的兩項研究不僅在學(xué)術(shù)界引起了轟動，更為清潔能源的實際應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的支持。作為中國頂尖高等學(xué)府，北京大學(xué)始終致力于推動科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，為解決全球性挑戰(zhàn)貢獻(xiàn)智慧和力量。未來，北大科研團(tuán)隊將繼續(xù)以創(chuàng)新為驅(qū)動，在清潔能源、環(huán)境保護(hù)、生命科學(xué)等領(lǐng)域不斷突破，助力人類向可持續(xù)發(fā)展愿景不斷邁進(jìn)。

　　論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt0682https://www.nature.com/articles/s41586-024-08483-w