挪威科技大學(xué)（NTNU）博士生 高橋幸宏（Yukihiro Takahashi） 發(fā)現(xiàn)了一種使氫燃料生產(chǎn)更低成本、更高效率、更快的方法。如果該工藝能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；@一突破有望顯著提升氫能作為化石燃料替代品的經(jīng)濟(jì)可行性。

氫能長(zhǎng)期以來被視為船舶、航空等領(lǐng)域替代化石燃料的潛在選擇。無論是在燃料電池中使用，還是直接燃燒，氫的最終產(chǎn)物都只是水，在使用端不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳排放。

在重工業(yè)、長(zhǎng)距離運(yùn)輸、航運(yùn)、航空以及儲(chǔ)能等領(lǐng)域，電池在重量、續(xù)航或停機(jī)時(shí)間方面存在明顯限制，而氫能則展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

利用可再生電力生產(chǎn)的“綠色氫能”還能夠儲(chǔ)存多余的風(fēng)能和太陽(yáng)能，從而提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。盡管在成本、效率和基礎(chǔ)設(shè)施方面仍面臨挑戰(zhàn)，但氫能為當(dāng)前高度依賴化石燃料的經(jīng)濟(jì)部門提供了一條靈活且可規(guī)模化的脫碳路徑。

然而，現(xiàn)實(shí)情況是，目前大多數(shù)氫并非“綠色”，而是由化石燃料制取，且能量損失較大。真正意義上的“綠色氫能”雖然清潔，但在現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的成本仍然過高。

正是在這一背景下，這項(xiàng)新研究有望推動(dòng)氫能生產(chǎn)向更低成本、更高可靠性方向發(fā)展。

目前，大部分氫燃料是通過一種名為**堿性水電解（AWE）**的工藝制得，即利用可再生電力將水分解為氫氣和氧氣。

在電解槽內(nèi)部，金屬板（電極）負(fù)責(zé)導(dǎo)電、承受苛刻的化學(xué)環(huán)境，并加速反應(yīng)過程。為了滿足這些要求，電極表面通常會(huì)涂覆一層鎳。

鎳在堿性環(huán)境中具有良好的耐腐蝕性，同時(shí)還能作為催化劑，提高制氫反應(yīng)速率，因此至關(guān)重要。但這一過程也存在問題。

通常，鎳是通過電鍍方式附著在金屬電極上的。然而，如果電流分布不均，就會(huì)導(dǎo)致鎳涂層不均勻，造成鎳材料浪費(fèi)以及涂層厚度超過實(shí)際需求。這不僅會(huì)降低設(shè)備性能，還會(huì)推高制造成本。為了解決這一問題，高橋引入了絡(luò)合劑，幫助鎳離子更穩(wěn)定地與電極表面結(jié)合，同時(shí)抑制失控的鎳沉積過程。

這一方法使鎳涂層能夠更加均勻、可預(yù)測(cè)地生長(zhǎng)，從而提升成品質(zhì)量并降低成本。高橋通過預(yù)測(cè)性數(shù)學(xué)建模實(shí)現(xiàn)了這一突破，該模型可模擬鎳在不同條件下的行為，包括pH變化、電流強(qiáng)度以及涂層厚度等因素。

據(jù)他介紹，該模型能夠在實(shí)際制造前預(yù)測(cè)最終鍍層效果。這意味著在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，可以減少失敗批次、降低材料浪費(fèi)，并加快工藝優(yōu)化速度。

這一發(fā)現(xiàn)的意義并不僅限于鎳材料或電解槽設(shè)計(jì)本身。它最終有望降低單位綠色氫能的生產(chǎn)成本。

此外，該方法還能顯著提升制造一致性，節(jié)省時(shí)間、能源和原材料，并且具備推廣潛力，可應(yīng)用于除制氫之外的其他電化學(xué)工藝。

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（素材來自：挪威科技大學(xué) 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）