瞻觀前沿

隨著對(duì)于清潔能源的需求不斷增加，氫能被視為一種潛在的清潔能源解決方案，因?yàn)樗谌紵龝r(shí)只產(chǎn)生水蒸氣，不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體。氫能行業(yè)涵蓋了氫氣生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和利用技術(shù)，包括氫燃料汽車(chē)、工業(yè)用氫等各個(gè)領(lǐng)域。

近日，華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院清潔能源材料與器件團(tuán)隊(duì)在光分解純水制氫材料晶面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)制方面取得新進(jìn)展，他們以晶態(tài)氧化物SrTiO3為模型材料，在固相合成體系中成功控制備出大比例暴露優(yōu)勢(shì)晶面的高質(zhì)量單晶催化劑。相關(guān)成果已經(jīng)在線發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》。

在之前的研究基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種固相合成晶面調(diào)控策略，通過(guò)固態(tài)前驅(qū)體再結(jié)晶過(guò)程，成功控制備暴露高活性{111}晶面的SrTiO3單晶光催化劑。他們使用預(yù)合成的低結(jié)晶度SrTiO3前驅(qū)體作為固態(tài)再結(jié)晶的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過(guò)程提供了良好的動(dòng)力學(xué)環(huán)境;同時(shí)，微量Al3+摻雜離子作為表面形貌調(diào)節(jié)劑，可以精確調(diào)控晶體的表面取向?yàn)榭煽匕俜直鹊膡111}晶面。這種設(shè)計(jì)使得光激發(fā)電子-空穴對(duì)在{100}和{111}面之間實(shí)現(xiàn)了高效的各向異性分離，光解水制氫活性隨著{111}晶面暴露比例的增加而顯著提高。由于優(yōu)異的結(jié)晶度、低缺陷密度和各向異性表面等結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，具有36.6%{111}晶面的SrTiO3單晶光催化劑以2:1的化學(xué)計(jì)量比實(shí)現(xiàn)了高效的光催化分解純水。

（圖片來(lái)源：攝圖網(wǎng)）

技術(shù)價(jià)值觀察

氫能源產(chǎn)業(yè)鏈上游為制氫，包含氫氣制取(主要技術(shù)方式包括煤制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫、天然氣制氫、電解水制氫以及其他工藝制氫)、氫氣純化、氫氣液化等環(huán)節(jié)。

氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的中游就是儲(chǔ)存環(huán)節(jié)，主要儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)包括氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)、液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)、固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)以及有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)等，涵蓋儲(chǔ)氫裝置、氫氣運(yùn)輸?shù)取?/p>

氫能源產(chǎn)業(yè)鏈下游為加氫及氫的綜合應(yīng)用，涉及到加氫站建設(shè)及設(shè)備，以及交通、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用。

華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院清潔能源材料與器件團(tuán)隊(duì)在光分解純水制氫材料晶面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)制方面取得新進(jìn)展，該技術(shù)處于氫能源產(chǎn)業(yè)鏈上游制氫環(huán)節(jié)。

宏觀市場(chǎng)觀察

歐洲氫能源規(guī)劃起步于2003年

歐洲氫能源發(fā)展政策規(guī)劃從2003年開(kāi)始起步，2003年歐盟25國(guó)開(kāi)展了合作研究 European Research Area(ERA)的項(xiàng)目，設(shè)立歐洲氫能和燃料電池技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，并且重點(diǎn)攻關(guān)氫能和燃料電池領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù);2013年，歐盟在氫能源和燃料電池產(chǎn)業(yè)投入220億歐元，大力促進(jìn)歐洲氫能源行業(yè)的發(fā)展;2019年，歐洲燃料電池和氫能事業(yè)聯(lián)合組織發(fā)布了《歐洲氫能路線圖：歐洲能源轉(zhuǎn)型的可持續(xù)發(fā)展路徑》，政策指出歐洲2050年氫能源產(chǎn)值預(yù)計(jì)達(dá)到8200億歐元。

超過(guò)三分之一央企布局氫能源

2021年7月16日，在國(guó)新辦新聞發(fā)布會(huì)上國(guó)務(wù)院國(guó)資委秘書(shū)長(zhǎng)、新聞發(fā)言人彭華崗表示，目前超過(guò)三分之一的中央企業(yè)已經(jīng)在布局包括制氫、儲(chǔ)氫、加氫、用氫等全產(chǎn)業(yè)鏈，并取得了一批技術(shù)研發(fā)和示范應(yīng)用的成果。氫能源作為我國(guó)未來(lái)能源發(fā)展的重要領(lǐng)域，央企在不斷入局。

——全國(guó)氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模

2019年兩會(huì)期間，氫能首次寫(xiě)入我國(guó)政府工作報(bào)告。在十四五規(guī)劃期間，我國(guó)指出要在氫能與儲(chǔ)能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實(shí)施未來(lái)產(chǎn)業(yè)孵化與加速計(jì)劃，謀劃布局一批未來(lái)產(chǎn)業(yè)。2017年以來(lái)，我國(guó)布局氫能源的企業(yè)注冊(cè)量逐漸攀升，以廣東省、江蘇省、北京市為領(lǐng)頭。氫能產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)目前已建成加氫站358座，在運(yùn)營(yíng)加氫站245座，覆蓋28個(gè)省份，省份覆蓋率達(dá)82.35%。其中，廣東省以加氫站數(shù)量55座為首。2019年以來(lái)，我國(guó)在運(yùn)營(yíng)加氫站供給能力從3.614千克/天激增至18.88千克/天，供給能力大幅提升。隨著我國(guó)政策的傾斜力度逐漸加強(qiáng)，預(yù)計(jì)到2023年能夠?qū)崿F(xiàn)供給能力25千克/天，在運(yùn)營(yíng)加氫站數(shù)量將達(dá)到300座。

中國(guó)氫能源技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，目前氫能源關(guān)鍵技術(shù)強(qiáng)相關(guān)的城市集群主要集中在華中、長(zhǎng)三角和粵港澳大灣區(qū)，尤其是廣東省成為重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域。這些城市群已投入大量政策、資金、環(huán)境和人才資源用于氫能源研發(fā)，成為潛在的氫能源技術(shù)發(fā)展中心。根據(jù)熱力圖的分布粵港澳大灣區(qū)有極大的可能性成為氫能源技術(shù)的先導(dǎo)區(qū)域。重點(diǎn)關(guān)注廣東省深圳市福田區(qū)、河南省鄭州市管城回族區(qū)、海南省?？谑旋埲A區(qū)等地的相關(guān)企業(yè)，以及這些地方對(duì)氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的投資環(huán)境和潛力市場(chǎng)。

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