多面体钛酸锶催化制氢及成套装备获评中国好技术

中化新网讯 11月26日，“中国好技术”大会暨2024年度“中国好技术”称号授予仪式在北京召开，中国科学院过程工程研究所自主研发，北京纳欧锶业化学研究院有限公司参与并进行成果转化的“多面体钛酸锶聚光量子制氢氧电热一体化技术及成套装备”脱颖而出，成功入选“中国好技术”A类项目库，并荣获“中国好技术”称号。

据中国科学院过程工程研究所研究员段东平介绍，多面体钛酸锶催化制氢及一体化成套装备应用领域广泛，能够灵活地适应多种复杂场景需求，有望成为推动工业园区绿色发展、偏远地区能源自给自足以及氢能交通革命的关键力量。

段东平指出，传统工业园区往往依赖化石燃料供电，不仅能耗高，而且环境污染严重。而多面体钛酸锶技术的应用，通过高效的聚光量子制氢、发电，可以实现太阳光能到氢能、电能的直接转换，大幅度提高了能源利用效率，减少了碳排放。同时，聚光催化制氢功能为工业园区提供了清洁、可持续的氢能供应，满足了化工、冶金等高能耗行业的能源需求，促进了工业生产的绿色转型。

此外，对于工业矿山、边坡的回填改造项目，该技术更是展现出独特的适应性。利用装备的小型化和模块化设计，可以灵活部署于矿区的不同位置，既解决了矿山修复难题，又通过氢能的生产保障能源供应，从而减少矿区对外部能源的依赖，促进了生态环境的恢复与保护。

偏远地区的供电问题一直是制约当地经济社会发展的瓶颈。多面体钛酸锶聚光量子发电装备可以凭借高效的光电转换效率和较强的环境适应性，可成为偏远山区、海岛、沙漠等地区理想的能源解决方案。同时，钛酸锶光电组件和金属的换热器管道之间构成肖特基结，可以实现发电-产热的功能，收集电流的同时产生的热量可以作为稳定的热能供应源使用。尤为重要的是，本技术的实施几乎不受地理位置限制，极大地拓宽了清洁能源的应用边界。

段东平介绍说，氢能交通作为未来出行的重要方式，正逐步从概念走向现实。从家庭轿车到公共交通，从城市物流到长途运输，氢能车辆以其零排放、长续航的特点，正逐步改变人们的出行方式，减少了对化石燃料的依赖，缓解了城市交通的环保压力。而在航天领域，氢能的高效能量密度使其成为火箭助推器的理想燃料，推动了人类探索宇宙的步伐。通过光电催化水分解反应，不仅产生了氢气，还同时产生了清洁的氧气。这些氧气可以应用于医疗、工业、环保等多个领域，为人类社会提供更加清洁、健康的空气环境。未来，多面体钛酸锶聚光量子制氢氧电热一体化成套装备，作为新能源技术的集大成者，其应用领域的广泛性不仅限于工业园区、偏远地区供电及氢能交通，更在国防、热电、铁路以及应急等多个关键领域展现出巨大的潜力和价值。

据介绍，多面体钛酸锶技术其主要技术创新点是：高效转换，多功能集成，经济可行，寿命周期长，绿色环保。多面体钛酸锶材料独特的电子结构和能带特性，显著提升了光吸收效率和载流子分离效率，从而可以实现综合光电转换效率高达 45%；多面体钛酸锶材料在可见光范围内具有优异的光催化活性，能够高效分解水分子产生氢气和氧气，单倍光析氢速率达 6 mmol/h·g。

该一体化技术通过采用先进的聚光设备，可以将太阳光强度提升至千倍，为高效光电转换和光解水制氢提供充足的能量输入；并且一体化装备将光伏发电、光热利用和光解水制氢制氧等功能高度集成，实现太阳能的多级利用，提高整体能源利用效率。基于高效的光电转换效率和聚光技术，规模化生产显著降低了发电成本至 0.1-0.15 元/度、制氢成本 8-12元/kg。

相比传统晶硅材料，多面体钛酸锶材料具有优异的耐高温和耐老化性能，能够在恶劣环境下长期稳定运行，使用寿命更长。另一方面，一体化装备全部采用无机材料，避免了有机材料在紫外线照射下的老化问题，进一步延长了使用寿命。

段东平指出，该技术从太阳能吸收到氢气、氧气及电和热产生，整个过程无需消耗化石燃料，不产生任何污染物，真正实现清洁能源的闭环利用。该技术投资成本低、制备工艺简单、一体化设计紧凑、占地面积小，适合不同规模的推广应用。