氫能被譽(yù)為下一代二次清潔能源，但氫氣的存儲和輸運(yùn)一直以來是阻礙氫能源大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。水分子是非常豐富的綠色氫源。那么如何讓水中取氫的反應(yīng)在更低溫、高效的發(fā)生，一直困擾著全世界的科研人員。

2010年，大連理工大學(xué)化工學(xué)院教授石川在分析一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的立方碳化鉬材料，它在室溫就可以將水解離產(chǎn)生氫氣。“正是這個(gè)被認(rèn)為是亞穩(wěn)態(tài)的晶相，為黑暗中摸索前行的我們點(diǎn)燃了希望。”

之后，石川跟北京大學(xué)相關(guān)的團(tuán)隊(duì)合作，經(jīng)過7年磨礪，研究成果“實(shí)現(xiàn)氫氣的低溫制備和存儲”榮獲“2017年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”。

“傳統(tǒng)的氧化物制氫是在較高溫下完成的，這就導(dǎo)致水的轉(zhuǎn)化率比較低。我們研發(fā)的新型催化材料是碳化物，可以在低溫的環(huán)境下從水中提取氫，產(chǎn)生氫氣。不僅大大提高了轉(zhuǎn)化率，而且提升了氫氣的純度。” 石川說。

該研究通過水和甲醇低溫液相重整反應(yīng)原位產(chǎn)氫，在釋放出甲醇中存儲的氫氣的同時(shí)，也解離了等摩爾的水而釋放出額外的氫氣，同時(shí)，甲醇便于運(yùn)輸，因此，成為利用氫能的可行途徑。這種反應(yīng)裝置簡單、能耗低，容易車載或耦合于聚合物電解質(zhì)膜燃料電池中，且釋放出的氫氣重量占比達(dá)18.8%。這種“金蟬脫殼”的方法能夠有效地解決氫氣儲存、運(yùn)輸及應(yīng)用的難題，也讓新型催化劑成為綠色轉(zhuǎn)型的中國名片。

石川說，如果說科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)有什么偶然機(jī)遇的話，那么這種偶然的機(jī)遇只可能留給那些有準(zhǔn)備的人，留給那些具有鍥而不舍精神的人，研究工作貴在堅(jiān)持。

十余年來，石川面向我國能源和環(huán)境的重大戰(zhàn)略目標(biāo)，開發(fā)新型催化材料和外場耦合催化反應(yīng)新過程。針對低濃度氣體污染物，建立并發(fā)展了“存儲-再生”循環(huán)凈化的新方法。從探究關(guān)鍵科學(xué)問題到解決實(shí)際應(yīng)用問題，在汽車尾氣和室內(nèi)空氣的凈化材料以及能源相關(guān)的小分子活化等研究方向上，取得了國內(nèi)外同行認(rèn)可的創(chuàng)新研究成果。

“我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)一直在探尋，如何將分子篩篩分分子的性質(zhì)用到氣體污染物凈化中，成為服務(wù)人類的治霾神器。分子篩非常智能，它可以選擇性地將某些氣體污染物富集存儲起來，那么難點(diǎn)就是如何原位消除富集的污染物，實(shí)現(xiàn)分子篩的循環(huán)再利用。目前，我們正與知名環(huán)保企業(yè)展開深度聯(lián)合攻關(guān)，為守護(hù)藍(lán)天貢獻(xiàn)自己的科技力量。”石川說。