近日，在2024浦江创新论坛专题论坛“未来材料：交叉创新与可持续发展”上，中国科学院院士、北京科技大学教授张跃表示，“随着纳米材料与技术的发展，绿氢制造技术发展中的科学前沿与工程技术难题不断解决，绿氢装备核心性能指标持续突破。未来，团队将继续聚焦绿氢制造迭代技术与装备研发，为中国钢铁工业低碳发展注入‘氢动能’。”
中国科学院院士、北京科技大学教授张跃
张跃院士表示，钢铁行业是我国碳减排的主战场，构建基于氢冶金技术路线的冶金新生态，将加速钢铁工业绿色转型。“氢能是理想的清洁能源，是面向国家重大战略需求、破局全球‘碳中和’问题的关键。国内绿氢市场需求规模陡增，预计到2060年，电解水制绿氢需求将达1亿吨，占国内氢能市场总量的80%以上。”
张跃院士说，绿氢较灰氢与蓝氢碳排放优势显著，但当下绿氢价格居高不下，制氢电耗仍是制约其替代传统灰氢的主要瓶颈。目前，碱性电解水制氢技术是绿氢中国市场的主体技术路线，碱性电解槽需求正以‘中国速度’爆发式增长，大型绿氢碱性电解槽示范项目已高频放量。预计到2030年，碱性电解槽市场规模将超千亿元。可以说，绿氢关键装备的发展突破是氢能市场高速发展的核心保障。
如何从实验室走向产业化？张跃院士表示，催化组件作为绿氢装备碱性电解槽的功能核心，其存在的活性与稳定性等挑战严重制约了装备的制氢单位能耗、电流密度极限、服役稳定性等性能指标突破。“关键科学问题包括催化材料活性位点高效设计、催化优势反应路径精准调控、催化服役界面传质行为高效管理等。”张跃院士说，团队系统开展了从实验室科学前沿到工业化复杂服役条件的全流程探索，不断解决了稳态、亚稳态、完全失稳反应条件下的科学前沿、应用基础与工程技术难题。
张跃院士表示，在推动纳米催化组件产品研发与迭代方面，团队发展纳米材料与技术，设计研发了系列型号催化电极组件产品，完成了催化组件从实验室研发到规模生产的全链条技术攻关。目前，纳米催化组件产品装机性能指标也不断突破，稳定服役寿命大幅延长，实现了制氢装备低成本、高性能与高稳定性的兼顾，持续推动制氢装备降本增效、制氢电力成本大幅削减，千标方级单槽可年度节电逾200万千瓦时，助力绿氢产业变革。“为了加速落地与应用，团队设计研发并建造了首条纳米催化组件智能制造产线，在实现规模化高效生产的同时，打造低排放、零污染的催化组件产品制造链条。”
“未来，纳米催化组件与整机装备迭代发展将持续支撑制氢装备制造成本大幅降低与能耗效率逼近理论极限，不断引领绿氢价格下探，推动中国能源转型逐绿而行。”张跃院士说。
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