近日，新能源动力研究所黄震院士团队周宝文副教授课题组在利用工业余热多相催化液态载氢体高效稳定制氢方面取得新进展。研究成果“Highly efficient heterogeneous thermal catalysis for noble-metal-free hydrogen production from formic acid”发表在Nature Communications上。新能源动力研究所博士生邱亮为论文第一作者，周宝文副教授、上海交大中英国际低碳学院姚琳副教授、北京大学王平助理教授与中山大学蒋志伟副研究员为共同通讯作者。
液态氢载体（Liquid Hydrogen Carriers -LHCs）可依托化石燃料成熟的基础设施为解决氢气的储运难题提供新方案。甲酸因无毒、低可燃性、高储氢密度等优点成为研究的热点，多相催化凭借可重复使用、结构稳定、易规模化等优势，更加适配产业化的需求。然而，当前技术高度依赖贵金属催化剂，且面临活性有限、选择性低、寿命短等诸多问题。开发无贵金属多相催化剂实现甲酸高效稳定脱氢具有重要意义。
本研究以一维GaN纳米线为载体、Mn掺杂Ni-O-P纳米簇为活性组分，构建了高效催化体系，在150℃下实现了优异的甲酸脱氢性能，P引入与Mn掺杂使产氢速率达29.92 mol·gcat-1·h-1，TOF达31019.2 h-1，超越多数贵金属催化剂。该体系在运行4000小时后活性仅下降约10%。此外，原位光谱、质谱以及同位素标记研究揭示了微量水促进甲酸脱氢的新机制：水在界面解离形成的吸附*OH参与H交换过程，稳定了关键HCOO*中间体并活化了反应分子，从而显著提升脱氢选择性、抑制副反应；DFT计算进一步证实该机制可降低反应能垒、改变决速步骤。工业原型样机设计与蒸汽涡轮发电场景模拟分析验证了该体系利用低品位工业废热驱动甲酸制氢的技术可行性。该研究不仅开发了具有长寿命与优异抗积碳、抗CO毒化性能的无贵金属多相催化体系，突破了传统贵金属催化剂在成本与稳定性上的限制，而且为利用工业废热通过液态氢载体原位制氢，满足多元用氢场景（交通、发电、化工、冶炼等）需求，助力实现碳中和目标提供了新的技术路径。
该研究得到了国家重点研发计划氢能技术重点专项、国家海外高层次人才青年项目、国家自然科学基金面上项目、上海市基础研究特区计划等资助。
周宝文课题组致力于面向碳中和的智慧能源器件—系统—解决方案，开展太阳能炼化/人工光合作用、绿氢和可再生燃料、下一代电池技术、废弃物资源化利用以及AI+能源催化等领域研究，在Nat. Catal., Nat. Photonics., PNAS等期刊发表研究成果。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-67895-y
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