百問百答

氫能，因其出色的特點，被譽為“21世紀的終極能源”。然而，氫能的生產和利用，離不開新能源材料的技術發展。2023年12月30日，中科館大講堂邀請到北京化工大學教授向中華老師，帶我們一同走進新能源材料的神奇的界。

氫能為什么備受青睞？

氫能具有這樣幾個優點：

1.熱值高：氫能的熱值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中名列前茅，是汽油熱值的3倍。

2.可儲存性：相較于難以儲存、遠程運輸損耗大的電能，氫能更易儲存、輸送成本比電力更低。

3.安全環保：氫的燃燒產物是水，不但可以循環使用，還不會污染環境。

4.來源廣泛：氫構成了宇宙75%的質量，主要以化合物的形態貯存于水中。氫可通過煤、天然氣、生物質、太陽能等自然能源轉化得到，也可通過光伏、水電、風電、核電等電能與水的電離反應獲得。

5.應用廣泛：氫是一種重要的工業原料，也是火箭等先進內燃引擎的燃料。同時，氫還可加入天然氣中輔助燃燒，也可作為燃料電池系統的燃料，廣泛應用于氫燃料發電系統或動力系統，提供清潔環保的電力和動力。

綠氫如何產生并作為能源使用？這些過程要用到哪些關鍵材料？

綠氫是指利用可再生能源電解水得到的氫氣。在綠氫的生產過程中，首先通過太陽能、風能等可再生資源得到電能，再將這些電能存儲，然后用來電解水，從而產生氫氣。

那么，這些氫氣又是如何作為一種能源使用的呢？通過氫燃料電池，氫氣蘊含的巨大化學能可以通過電化學途徑直接轉化為電能，這些電能便可以投入使用了。

在電解水生產氫氣的過程中，陰極析氫（HER）和陽極析氧（OER）是兩個重要的反應；在氫燃料電池使用氫氣轉化電能的過程中，陰極氧還原（ORR）和陽極氫氧化（HOR）是兩個重要的反應。這些反應的進行離不開電催化材料，然而，這些電催化材料通常是價格昂貴、資源稀缺的貴金屬。因此，開發新型高效的電催化材料成了氫能產業發展的重要目標。

（責任編輯 / 代竹蕊? ? 美術編輯 / 韋英章）

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