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本網(wǎng)6月26日訊 在全球能源轉(zhuǎn)型加速推進(jìn)的背景下，氫能作為零碳能源載體的戰(zhàn)略價(jià)值日益凸顯。國(guó)際能源署預(yù)測(cè)，2050 年全球綠氫需求將突破億噸級(jí)規(guī)模，推動(dòng)電解水制氫技術(shù)向高性價(jià)比方向迭代成為產(chǎn)業(yè)共識(shí)。景德鎮(zhèn)先進(jìn)陶瓷研究院立足電極材料技術(shù)前沿，以多孔鎳基材料為基礎(chǔ)創(chuàng)新研發(fā)的 JC-1 新型堿性電解水陽(yáng)極材料，通過(guò)合金 / 氧化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與稀土元素?fù)诫s策略，實(shí)現(xiàn)了催化性能與成本控制的雙重突破，為氫能規(guī)?；瘧?yīng)用提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

技術(shù)創(chuàng)新：異質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)破解傳統(tǒng)鎳基材料性能困局

傳統(tǒng)多孔鎳基電極雖憑借良好導(dǎo)電性在堿性電解水領(lǐng)域占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位，但其催化活性位點(diǎn)密度不足、電荷傳輸效率有限等問(wèn)題，已難以滿足工業(yè)級(jí)制氫對(duì)能效提升的需求。哈爾濱工業(yè)大學(xué)特種陶瓷研究所段小明教授帶領(lǐng)馬良博士及團(tuán)隊(duì)成員通過(guò)深入剖析鎳基材料在析氧反應(yīng)（OER）中的微觀作用機(jī)制，創(chuàng)新性地構(gòu)建了 "金屬合金 - 稀土氧化物" 異質(zhì)界面結(jié)構(gòu)。這種獨(dú)特設(shè)計(jì)如同在催化劑表面構(gòu)建了 "反應(yīng)高速公路網(wǎng)絡(luò)"：一方面，三維多孔骨架使活性面積提升 2.3 倍，為電解水反應(yīng)提供了海量催化位點(diǎn)；另一方面，稀土元素（如鈰、鑭）的引入重構(gòu)了材料電子云分布，使中間體吸附能優(yōu)化 17%以上，顯著加快了氫氧根離子的解離速率。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在 25℃、10mA/cm2 測(cè)試條件下，景德鎮(zhèn)先進(jìn)陶瓷研究院研發(fā)的JC-1 催化材料電極的析氧過(guò)電位僅為 221mV，較市場(chǎng)主流電極降低 30mV（降幅 13%）。在工業(yè)級(jí)測(cè)試條件（2500A/m2 電流密度）下，其平均小室電壓穩(wěn)定在 1.72V，對(duì)應(yīng)制氫能耗僅 4.1kWh/Nm3，較傳統(tǒng)鎳基材料降低 15% 以上。這種性能躍升源于異質(zhì)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的協(xié)同效應(yīng) —— 合金相保證了高效電荷傳輸，氧化物相則提供了高活性催化表面，兩者通過(guò)原子級(jí)界面耦合形成 "雙功能催化中心"。

性能突破：全維度參數(shù)超越行業(yè)標(biāo)桿

JC-1 電極的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在全工況測(cè)試中得到充分驗(yàn)證。在穩(wěn)定性測(cè)試中，該材料連續(xù)運(yùn)行 500 小時(shí)后性能無(wú)明顯衰減，電極超聲脫落率控制在 1.5% 以下，展現(xiàn)出優(yōu)異的結(jié)構(gòu)耐久性。其工作溫度覆蓋 25-90℃，電流密度適應(yīng)范圍達(dá) 1000-10000A/m2，可靈活適配從小型分布式制氫站到大型工業(yè)制氫基地的多樣化需求。與市場(chǎng)主流雷尼鎳電極相比，JC-1 在以下關(guān)鍵指標(biāo)實(shí)現(xiàn)超越：

1.過(guò)電位控制：降低 13%，同等電壓下制氫效率提升

2.能耗表現(xiàn)：4.1kWh/Nm3 的能耗水平優(yōu)于行業(yè)平均 12%

3.工藝兼容性：采用 GDE（氣體擴(kuò)散電極）成型技術(shù)，與現(xiàn)有堿性電解槽產(chǎn)線兼容度高

4.成本優(yōu)勢(shì)：通過(guò)非貴金屬原料體系與涂覆 - 煅燒工藝，材料成本較貴金屬基電極降低 70%-85%

這種 "高性能 + 低成本" 的雙重優(yōu)勢(shì)，使 JC-1 在堿性電解水制氫領(lǐng)域形成顯著競(jìng)爭(zhēng)力。

產(chǎn)業(yè)賦能：推動(dòng)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值重構(gòu)

隨著 JC-1 電極材料的產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，其技術(shù)價(jià)值正延伸至氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)。在能源存儲(chǔ)領(lǐng)域，該材料可與風(fēng)光發(fā)電配套構(gòu)建 "電 - 氫" 轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，解決可再生能源并網(wǎng)消納難題。按照數(shù)據(jù)測(cè)算，如果搭配 JC-1 電極的 10MW 電解水制氫裝置，可消納棄風(fēng)棄光電量 3000 萬(wàn)度 / 年，轉(zhuǎn)化為綠氫約 3000 噸。

在工業(yè)脫碳場(chǎng)景中，JC-1 的高性價(jià)比為鋼鐵、化工等行業(yè)提供了清潔原料替代方案。以合成氨生產(chǎn)為例，采用 JC-1 電極的綠氫制備系統(tǒng)，可使噸氨碳排放從傳統(tǒng)工藝的 2.8 噸降至零，同時(shí)原料成本降低 18%。研究院負(fù)責(zé)人透露，目前已有一家大型制氫的企業(yè)啟動(dòng) JC-1 電極的中試合作，預(yù)計(jì) 2026 年可實(shí)現(xiàn)萬(wàn)噸級(jí)綠氫示范項(xiàng)目落地。

交通領(lǐng)域的應(yīng)用潛力同樣值得期待。JC-1 電極支撐的堿性電解水制氫系統(tǒng)，若與氫燃料電池重卡配套，可使百公里氫耗降至 8kg 以下，燃料成本較柴油車降低 30%。隨著加氫站網(wǎng)絡(luò)完善，這種 "綠電 - 綠氫 - 零碳交通" 的閉環(huán)模式，將重塑物流運(yùn)輸?shù)哪茉唇Y(jié)構(gòu)。

同時(shí)JC-1電極材料廣泛適用于堿性電解槽，能夠滿足不同規(guī)模、不同需求的電解水制氫項(xiàng)目。無(wú)論是工業(yè)領(lǐng)域的合成氨、甲醇生產(chǎn)，還是新能源交通領(lǐng)域的氫燃料電池汽車，JC-1電極材料都能提供穩(wěn)定、高效的制氫解決方案。隨著電解水制氫技術(shù)的不斷發(fā)展和成本的進(jìn)一步降低，JC-1電極材料有望在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展。

行業(yè)展望：技術(shù)迭代驅(qū)動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)升級(jí)

面對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)爆發(fā)前夜的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，景德鎮(zhèn)先進(jìn)陶瓷研究院相關(guān)負(fù)責(zé)人表示："JC-1 電極的研發(fā)成功，是我們?cè)跉淠茉床牧项I(lǐng)域從跟跑到并跑的重要里程碑。" 當(dāng)前團(tuán)隊(duì)正進(jìn)一步進(jìn)行材料研發(fā)，目標(biāo)是通過(guò)納米結(jié)構(gòu)調(diào)控將過(guò)電位再降低 10%，同時(shí)將制備工藝的能耗再下降 15%，同時(shí)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求的大尺寸催化劑產(chǎn)品開發(fā)，滿足批量工業(yè)化生產(chǎn)的要求。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展視角看，JC-1 電極的商業(yè)化應(yīng)用將加速電解水制氫的 "技術(shù) - 成本 - 規(guī)模" 正向循環(huán)。隨著材料性能提升與量產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，預(yù)計(jì) 2028 年堿性電解槽的單位投資成本可降至 1500 元 /kW 以下，綠氫制造成本突破 10 元 /kg 臨界點(diǎn)，從而在交通、工業(yè)等領(lǐng)域形成與傳統(tǒng)能源的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

在能源轉(zhuǎn)型的大背景下，以景德鎮(zhèn)先進(jìn)陶瓷研究院的“高效低成本電解水制氫電極催化材料”為代表的新型電極材料，正在以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和顯著的成本優(yōu)勢(shì)，為破解氫能產(chǎn)業(yè)化 "成本 - 性能" 瓶頸的關(guān)鍵鑰匙。這種從材料創(chuàng)新到產(chǎn)業(yè)變革的價(jià)值傳導(dǎo)，不僅將重塑能源生產(chǎn)消費(fèi)模式，更將為構(gòu)建零碳經(jīng)濟(jì)體系提供核心技術(shù)支撐?？梢灶A(yù)見，隨著項(xiàng)目的不斷推進(jìn)和廣泛應(yīng)用，它必將在氫能領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，引領(lǐng)氫能產(chǎn)業(yè)邁向新的發(fā)展階段。