通辽科技大市场暨内蒙古东部常设技术市场

作为我国风光资源最富集的地区之一，内蒙古每年有大量可再生电力因并网消纳瓶颈难以就地转化，“弃风弃光”的存量资源，恰恰成为绿氢产业差异化发展的独特富矿。

“传统电解水制氢路线能耗高、成本下探空间有限，如何把波动性绿电和本地稀土、农林生物质资源结合起来，走出一条兼顾消纳、降本、增值的特色技术路径，一直是我们攻坚的核心方向。”内蒙古大学教授褚海斌说。

2023年，褚海斌团队在自治区自然科学基金重点项目资助下，直接针对现有阳极甘油氧化耦合阴极产氢技术两大瓶颈——阳极产物附加值低、催化剂长期运行稳定性差展开攻关，提出稀土改性的原创技术策略，成功制备出三种稀土－贵金属催化剂。在接近工业应用条件的流动池大电流反应环境中，这套体系能把原本低值的甘油原料高选择性转化为亚酒石酸等高值精细化学品，解决同类技术长期存在的稳定性短板。

“把绿氢做成‘高成本的储能载体’，让每一度富余绿电，在产氢之外再多产出一份高附加值。”褚海斌介绍，传统电解水制氢在阳极只产出低附加值的氧气，大量电能没有得到梯级利用，团队开发的阴极电催化析氢与阳极生物质氧化耦合技术，直接把阳极反应从“产氧”替换为“生物质定向氧化制高值化学品”，在更低的工作电压下，就能同步实现高效产氢和化学品增值，相当于用同一套电解装置，同时完成了绿氢制备和生物质高值转化，把绿氢综合生产成本打下来。

为了让这条技术路线真正能对接工业场景，团队没有停留在单一催化剂的性能优化上，而是从载体底层结构设计入手，制备出富含活性位点的碳纳米管负载稀土单原子材料作为催化载体，通过精准调控其上铂纳米晶的尺寸、形貌与晶相，开发出组成可控的Pt/RE-SAC/CNT催化剂。这套体系把稀土位点的助催化作用、碳纳米管载体的可调变性，以及稀土与铂纳米晶之间的独特协同效应充分释放出来，研发出三种高催化活性、高 C3 产物选择性、高稳定性的甘油电氧化催化剂，部分催化剂在流动池近工业条件下获得了较为优异的甘油氧化耦合产氢性能。

在此基础上，团队还开发出其他五种贵金属基甘油氧化催化剂，将甘油高选择性地转化为甘油酸、亚酒石酸或二羟基丙酮。创制BOx-NiOOH 催化剂，在阴离子交换膜电解槽（AEME）中实现了电催化氧化甘油制甲酸耦合电解水产氢。

截至目前，团队基于本项目共申请国家发明专利4项、授权2项，累计培养研究生16名。在稀土功能催化材料设计、生物质电氧化定向转化、耦合体系高效产氢等方面取得系列成果，相关研究成果在国际知名期刊发表论文11篇。

“基础研究不能关起门来写论文，要真正能从产业一线找问题，再回到生产线上验答案。”褚海斌表示，目前整套技术已经完成实验室全流程验证，具备工业化放大扎实基础，接下来团队将集中力量推进催化剂放大制备与电解器件集成，加快推动成果从实验室走向示范装置，为自治区绿色低碳转型提供技术支撑。