紫金矿业集团股份有限公司|紫金矿业联手华南理工突破关键技术：为电解水制氢高能耗提供新解决方案

“加入一种含铯元素的新材料，可使固体氧化物电解水制氢的产氢速率较传统电解水制氢技术得到较大提升”。紫金矿业刘瑛博士针对电解水制氢“电能消耗高、制氢成本高”，制约有着“终极能源”之称的氢能加快推广应用的问题，提出了新的解决方案。

9月14日，国际能源学类顶级期刊、美国化学学会旗下杂志《ACS Energy Letters》，发表了该项以刘瑛博士、陈宇教授等为联合通讯作者的研究成果，认为达到国际领先水平，有望为氢能高效低能耗制取提供新路径。

中国能源现状是“富煤、缺油、少气”，可再生能源资源丰富。国家发改委2022年发布的《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》将氢能确定为国家能源体系的重要组成部分和实现绿色低碳转型的重要载体。

电解水制氢是一种清洁的制氢技术和储能形式，但由于电能消耗高、制氢成本高等原因，使用占比仅为1%。如何降低电解水制氢成本，是行业面临的一大挑战，也是真正实现能源零碳转型的关键。

减少化石能源使用是应对全球气候变化的当务之急。

面对人类可持续发展面临的威胁，近年来，紫金矿业把“为人类美好生活提供低碳矿物原料”作为公司使命，加大力度培育新能源新材料产业增长极，形成了一批国际先进、打破垄断、填补空白的关键技术。锂矿方面，公司在青藏高原上的拉果错锂盐湖，突破了达到国际领先水平的提锂技术，首次实现了基于离子筛吸附剂的短流程绿色盐湖提锂。清洁能源方面，与福州大学合作成立福大紫金氢能公司，在氨氢能源技术研发和产业化应用方面取得重大突破并逐步走向市场，累计获得专利授权34项。

为加快形成新能源新材料的核心竞争力，紫金矿业加大学科带头人引进力度，刘瑛博士毕业于美国佐治亚理工学院，曾在多家世界500强企业长期从事新能源科研管理工作，是固体电化学和氢能领域顶尖的青年专家。2022年底，他加盟紫金任职长沙新能源科技公司总经理，随即谋划着将紫金的铷、铯等资源优势应用到新能源领域。

2023年1月，刘瑛博士在一次交流中提议，铷、铯具有很强的化学活性和优异的光电效应性能，在电解水制氢中或许能发挥作用。经与华南理工大学陈宇教授团队沟通，双方达成合作共识。作为项目主要负责人，刘瑛主持项目选题和监管，并深度参与到实验结果讨论、论文撰写和专利申报之中。

经过反复比对、尝试摸索，项目团队合成了全新化合物。实验发现，铯掺杂新电极材料具有非常高的电化学反应活性，使得电解过程在中低温环境下运行成为可能，极大提高了电解制氢的电化学性能和稳定性，从而大幅度降低运行成本。

刘瑛博士表示，“传统电解制氢技术如碱性和质子膜电解池普遍的电流密度为0.5-1.5安培每平方厘米，但此次试验成果提升到了2.85安培每平方厘米，有望显著降低电解池材料和生产成本，延长使用寿命，为加快氢能高效制取提供极大助力，同时，紫金矿业于2022年6月收购湘源硬岩锂多金属矿，该矿伴生氧化铷49万吨，氧化铯8000吨。据可靠测算，该研究成果若取得广泛应用，将消耗300-500吨铯，有效解决铷、铯小金属资源利用问题。”

据了解，后续，紫金长沙新能源科技公司将继续推进成果的中试和产业化。同时，研究人员也正在研究铷元素在电解水制氢中的试验情况，以及铷、铯在钙钛矿太阳能电池中的应用情况。