一、技术简介
氢能具有能量效率高、无碳排放等优势，是未来的主要绿色能源。目前，氢气生产主要依赖于传统工业制氢法，即：以石油（烃类）、煤等化石燃料为原料在高温高压下催化重整制氢。该方法不仅耗能大、成本高，还会排放大量 CO2 温室气体。传统电化学全水解制氢法不仅反应条件温和（常温、常压）、所需电能可由太阳能等清洁可再生能源供给；还可以通过改变外加电压调节氢气的生产速率实现可控的大规模、快速制氢。传统电化学全水解制氢策略可有效避免传统工业制氢法污染严重和不可持续等缺点。传统电化学全水解制氢反应会涉及阴极析氢（HER）和阳极析氧（OER）两个半反应。但其中阳极析氧反应发生 4 电子转移，动力学过程较为缓慢，所需的电压高（＞1.23 V vs. RHE）、耗能大，是电化学全水分解制氢总反应的限制步骤和主要的能耗来源（约占制氢总成本的 80%），这严重制约了制氢能量转化效率的提升和成本的下降，极大限制了氢能经济的发展。此外，阳极析氧反应产生的 O2 不仅经济价值较低，还可能与阴极产生的 H2发生气体交叉，存在爆炸隐
患；部分 O2 还可能进一步在催化剂表面转化为活性氧物种造成隔膜或电解槽的腐蚀，增大了设备维护成本。为了从根本上解决上述问题，利用一些氧化电位低、能耗小的硫离子氧化反应替代阳极析氧反应与阴极析氢反应耦合，设计新型电化学耦合制氢系统更具发展前途。具有超低理论氧化电位的硫离子氧化反应（E = 0.35 V vs.RHE（pH = 14））在与阴极 HER 耦合后，不仅可以显著降低制氢所需电压和能耗（电能能耗可降低 71.5%），还能在阳极获得高附加值的单质硫。值得注意的是，硫离子和硫化氢气体是工业生产和石油开采中典型的有害副产物，电化学 SOR 也提供了一种无需引入额外氧化剂低成本回收硫的绿色新途径。因此，HER（阴极）-SOR（阳极）耦合制氢法可同时实现低成本制氢和硫污染物资源化利用，有效缓解传统制氢工业和传统二段脱硫法带来的环境和能源问题，促进绿色氢能经济的快速发展。
因此，新型电化学 HER-SOR 耦合系统是一种低碳、可持续和应用前景广阔的绿色低成本制氢策略。
二、技术优势
1. 耗能低，无碳排放：硫离子氧化电压远低于析氧反应，因此制氢电位可降低 1V 以上，可显著提升能量转化效率（理论电能能耗可降低 71.5%）和降低生产成本。
2. 安全性高：能有效避免正负极氧气和氢气的交叉，增高反应器件的安全性。
3. 绿色可持续：可在实现绿色低能耗制氢的同时，耦合硫化氢废气的绿色回收再利用。
三、技术应用案例
目前已在实验室条件下构建了硫离子氧化反应辅助的低能耗绿色制氢耦合系统电解槽，在 100 毫安每平方厘米的电流密度下，每生产 1 千克氢气可节约电能34.3 千瓦时。
四、咨询电话：028-84610756，联系人：罗老师。
