科研人員在測試電解水制氫性能。王若涵攝

氫能來源豐富、綠色低碳，正逐步成為全球能源轉型發展的重要載體之一。山西省風光資源豐富，可再生能源裝機量位居全國前列，在清潔低碳的氫能供給上具有巨大潛力。　　

當氫能成為能源轉型的關鍵詞，如何將全省資源優勢轉化為發展優勢？近年來，中北大學“高效儲制氫技術與應用山西省重點實驗室”（以下簡稱實驗室）科研人員進行了一系列卓有成效的探索。他們以氫能高效制儲為突破口，加快氫能創新體系建設，強化全產業鏈技術攻關，以科研之力助力氫能產業“氫裝”上陣。

日前，記者走進實驗室，了解他們在制氫、儲氫以及產業實踐方面的探索和成就。

持續攻關

探尋綠氫制儲最優解

3月5日，實驗室內，排列有序的儀器不停運轉，一台電解水制氫裝置正發出輕微的“滋滋”聲，水中持續冒出小氣泡。　　

這一幕看似簡單，卻是實踐中制氫環節的核心場景之一。田真副教授介紹：“電解水制氫是在電流的作用下，通過電化學過程將水分子分解為氫氣和氧氣，分別在陰、陽極析出。這是綠氫生產的重要路徑。但如何實現低成本、規模化制氫，同時解決儲運問題，是產業發展的難題。”

針對產業需求，科研人員錨定制氫技術降本和安全高效儲運兩大方向發力。

在削減制氫成本上，實驗室引入新研發的高效催化劑，顯著提升了電解水制氫關鍵部件——膜電極的工作效率。通過對材料和工藝的精心雕琢，膜材料及器件的穩定性與耐久性大幅增強。“我們通過技術手段持續提升膜的導電率，以達到商業用膜的標准。目前項目團隊已擁有多項專利，並聯合企業入駐了‘晉創谷’，所研發膜材料的性能指標在行業內同類產品中處於領先水平。”王超教授說。

“氫氣易燃易爆，密度極小，液化臨界溫度亦低，成為橫亙在氫氣儲存與運輸環節的難題。”劉長城副教授說，團隊開發了系列固態材料來實現氫氣儲存。在此過程中，儲氫材料宛如一個“充電寶”，不僅能夠蓄存富余能量，還可實現遠距離輸運，並在需要時高效可控釋放能量。不過，活潑且豐盈的氫氣若要轉變為便於攜帶的“充電寶”，還需經歷一次形態上的關鍵轉換。

經過多次攻關，目前實驗室已成功開發出高活性鎂基儲氫材料助力氫氣儲存，制備工藝流程短、成本低，能夠適配不同應用場景。

“團隊已具備固態儲氫材料噸級/年的規模化量產能力，形成了從材料設計制備到系統集成優化的一系列專利技術成果，並成功應用於百瓦級至千瓦級燃料電池系統，目前已在應急電源、無人機等場景展開產品設計，可顯著提升系統的儲氫密度、安全性與便攜性。”項目負責人張釗副教授說，氫氣高效固態儲存和低溫可控釋放，為氫能產業的落地應用開辟了新路徑。

搶佔風口

立足科研平台練“氫功”

實驗室裡一次次技術上的突破與革新，為山西氫能產業的強鏈之路不斷夯實基礎，提供源源不斷的智力支撐。　　

近五年，中北大學氫能研發團隊勇挑重擔，承擔國家重點研發計劃等各類科研項目超40項。在成果轉化方面成績斐然，申請發明專利50余項，實現科研成果產業化落地及專利轉化10余項。去年，實驗室再度發力，一舉攻克200千瓦級氫電混合動力系統應用關鍵技術，持續推動技術迭代升級……

實驗室主任郭麗表示：“團隊能取得今日的成就，緣於我省良好的氫能產業發展環境、豐厚的產業實踐、學校集群式科研平台及穩定的研究團隊。”

能源革命進程中，我省穩步推進氫能全產業鏈發展。氫能產業領域豐富的場景和實踐中的難題，為展開科學研究提供了廣闊的空間。目前，中北大學在氫能技術領域已形成“材料研發—裝備設計—系統集成”的全產業鏈研究能力。

秉持人才是第一資源的理念，中北大學加快布局氫能學科群，搶佔產業發展“風口”，搭建平台練“氫功”。面向國家重大需求和山西產業轉型發展的迫切需求，該校積極開展前瞻性、系統性基礎應用研究，先后建立“高效儲制氫技術與應用山西省重點實驗室”“氫能炭基電極材料山西省重點實驗室”“山西省高純氫制備工程研究中心”“山西省氫能與燃料電池聯合實驗室”等研究平台，研究方向涵蓋電解水制氫、氫氣純化、固態儲氫、氫燃料電池和氫氣安全等領域。

緊扣國家“雙碳”戰略需求，中北大學專門新設新能源科學與工程和新能源材料與器件兩個專業。學校依托我省唯一的動力工程及工程熱物理一級學科博士點，構建起本碩博貫通培養體系，為能源領域輸送急需人才。如今，學校已形成相對完整的雁陣型人才培養、科研和教學體系，隊伍結構合理、穩定，並在長期合作基礎上圍繞主要研究方向形成若干活躍的創新團隊，為服務國家能源轉型戰略提供了強有力的人才支撐和智力保障。

校企合作

激發氫能產業新變革

實驗室的科研工作者，主要來自中北大學能源與動力工程學院。近年來，該學院將產學研合作及成果轉化視為關鍵發展路徑，鼓勵科研人員主動出擊，與企業攜手開展協同創新，大力推進實驗成果轉化工作，助推能源產業實現轉型升級。

去年，學院先后與山西文龍中美環能科技股份有限公司、山西開源益通礦業設備制造有限公司、山西金宇科林科技有限公司、山西成城科技有限公司等企業建立了合作關系，進行技術攻關和產品研發。多人入選山西省科技副總項目，助力企業科技創新和產品研發。科研團隊與開封國信新材料有限公司深度合作，共同致力於高性能硅碳負極材料的研發。在雙方的不懈努力下，該項目現已順利通過中試階段，成功邁向規模化生產階段，為能源領域帶來新的突破與變革。

“氫能安全貫穿制、儲、運、用全產業鏈條，風險隱蔽性強，事故連鎖反應快。當下，我國已建成加氫站超400座，安全技術升級迫在眉睫。”黃鵲副教授的話語中滿是緊迫感，她表示，“氫能發展，安全必須先行，如今正從被動處置邁向主動防御。”針對行業痛點，該團隊從危險源辨識、可燃混合氣體燃爆機理分析、氣體實時在線監測等角度攻關，打造出“監測—阻斷—應急”三位一體的安全技術矩陣，致力於全鏈條破解氫能安全難題。

中北大學能源與動力工程學院黨委書記胡向明表示：“如今氫能產業發展條件逐步成熟，產業在核心技術體系建設、產品開發以及降低成本方面已取得不少突破。我們將以打造國家級氫能技術創新高地為目標，不斷加強基礎研究和示范應用，與產業各界攜手並進，一起迎接氫能規模化應用大時代的到來。”（記者姚毅）

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