报告题目:

绿电直连电解水制氢装置关键电极材料迭代研发与产业应用

报告人:

张江威

所在单位:

内蒙古大学

报告人简介:

张江威，内蒙古大学能源材料化学研究院教授(院长赵东元院士)，清华大学博士，入选内蒙古自治区“草原英才”、“英才兴蒙”工程高层次人才；高层次人才“骏马计划”,2025，2024全球前2%顶尖科学家；独立PI,博士生导师,中国化学会高级会员, CCDC CSD Champions, Research，Interdisciplinary Materials, Springer Nature集团Scientific Reports等学术期刊编委, Nano Research; Nexus等学术期刊青年编委。主要从事“先进表征技术与能源催化材料设计、制备学科交叉,能源催化物质结构演变精准探测通用方法学与仪器开发”。 电解水制氢关键材料研发与产业化应用，可持续发展目标（SDGs）的材料设计，基于材料信息学运用人工智能实现材料大数据(库)数据驱动目标导向高性能新材料高速筛选迭代研发通用智能平台建设。以通讯作者在Science；Nat. Catal.; JACS; Adv. Mater.; Angew. Chem. Int. Ed.; Nat. Commun.;EES等期刊共发表论文219篇，H-index=61;主持国家自然科学基金，科技“突围”工程氢能领域“揭榜挂帅”项目子课题负责人。获得中国材料研究学会科学技术奖青年科技奖。完成“桌面式XAFS/XES及其原位系统平台建设、关键科学数据库建立”入驻内蒙古自治区“蒙科聚”创新驱动平台。

报告摘要:

将“先进表征技术与机器学习获得材料信息学加速的电解制氢关键材料设计迭代”。 在氢能领域开展绿电直连适配波动性可再生能源第三代阴离子膜电解水制氢（AEMWE）技术关键材料研发，聚焦于核心电极与隔膜材料迭代研发，使用多层级超结构组装设计方案，在筛选优化2-4元泡沫金属作为基材基础上，采用电化学沉积方法，将活性物种NiFe,CoFe双金属羟基化物，MOF生长在基材表面，并使用多金属氧纳米团簇（POM）进行插层刻蚀调控氧空位，形成复合一体化电极材料MOF@POM-Ni foam，结合新型苯乙烯-咪唑阳离子新型阴离子膜，实现了组装电解槽工况条件下的大电流（工况0.5 ~3.0 A cm-2，最高10 A cm-2）、高稳定（2.0 A cm-2>5000h，衰减率15uVh-1）、低成本（LCOH US$2.324/kg H2）、低能耗(能耗≤4.0 kWh/Nm³ 1.78 V@3 A cm-2)、宽功率波动（20%-250%）的电解水制氢，性能指标国际领先。目前电极已经实现m2大电极放大批量制备。并且通过材料先进原位表征技术包括XAFS, PDF, Raman获得电解水过程中电化学重构真正活性物种Ni4PW12O40-Co/FeOOH@Ni foam,建立原子级精准构效关系认识，并以此开展相关电极材料优化迭代研发。相关研究成果发表于国际顶级期刊science等期刊，与企业合作承担科技“突围”工程氢能领域“揭榜挂帅”项目千标方电解槽装置整体集成与产业化应用。