石河子大学“化工大讲堂”2023年第三十七讲

报告题目：电化学合成耦合的产氢与氢燃料电池催化剂

报 告 人：施剑林

报告时间： 2023年9月18日上午10：00

报告地点： 科技楼一楼报告厅

报告人简介：

中国科学院上海硅酸盐研究所研究员，博士生导师，中国科学院院士。1983年毕业于南京工业大学，1989年于上海硅酸盐研究所获博士学位，曾任上海硅酸盐研究所所长，高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室主任。国家杰出青年科学基金获得者（1996），教育部特聘教授（2008）。曾从事先进陶瓷材料制备科学，烧结理论，结构陶瓷高温可靠性评价透明陶瓷等研究（1983-2005），现主要从事无机纳米材料，介孔材料与介孔主客体复合材料的合成、非均相催化性能与环境应用；介孔纳米颗粒的可控合成及其生物相容性、多功能化、药物输运和纳米诊疗剂等方面的研究（1998至今）。最近提出了“纳米催化医学”全新研究前沿方向，使用无毒纳米颗粒而不使用传统的有毒化疗药物，通过引发瘤内原位的催化反应达到抗肿瘤目的。发表杂志SCI论文660余篇，SCI他人引用65,000余次，H-index为139，并被科睿唯安选为2015年至今全球高被引科学家。以第一完成人获国家自然科学二等奖一项（2011年度）、上海市自然科学一等奖两项（2008，2014）和上海市科技进步一等奖（2009）一项等科技奖励。

报告摘要：

利用氢能等清洁能源取代化石能源是实现碳达峰与碳中和的关键，而利用绿色电能为能源的高效电化学制氢与氢能向电能的高效转化，是其中的核心。电催化水解制氢（HER）是氢能发展的关键一环，受到全世界的广泛关注。然而电解水过程中，耦合HER的最重要电化学过程是水氧化析氧反应（OER），但OER所需的电位高，是整个电化学过程中动力学限速步骤，也是电催化过程中最耗能的一个环节。所以寻找合适的有机分子或别的还原性物质和催化剂，利用这些有机分子等的阳极催化氧化替代OER，是促进HER并降低产氢成本的关键。这里汇报近几年中，耦合阴极HER过程的有机分子被阳极氧化并合成高附加值化学品的初步成果。其中包括阳极丙三醇或甲醇氧化制甲酸促进阴极HER和CO2RR, 阳极乙二醇氧化制乙醇酸促进HER，以及阳极金属Zn 氧化耦合（驱动）的阴极电催化析氢等。其中阳极和阴极催化剂是实现高效电化学合成耦合的HER的核心。

此外，目前氢能使用的最重要途径之一是质子交换膜燃料电池（PEMFC）。但是目前的PEMFC最大的商业化困难之一是催化剂。这里汇报我们最近的PEMFC阳极HOR和阴极ORR催化剂和单电池研究的最新进展。

主办单位：   石河子大学化学化工学院

化工绿色过程兵团重点实验室