氢能是关系国家未来的重大新兴产业，2024年《政府工作报告》强调，要加快前沿新兴氢能等产业发展。其中，电解水制氢技术凭借其清洁性、高效性、可持续性以及能够高纯度制备“绿氢”（即利用太阳能、风能等可再生能源发电直接生产氢气）的显著优势，成了业界关注的焦点。

在推动实现碳达峰与碳中和目标的进程中，“绿氢”的发展势头愈发强劲。当前，先进氢能技术的研发重点聚焦于绿氢制备与成本控制两大方面。而电解水制氢技术，正是实现绿氢制备的重要途径。为了显著提升制约电解水效率的析氧反应速率，进而提高氢气的产量，研发出高效能的催化剂成为破解这一难题的关键所在。

那么，如何寻觅到既资源丰富又价格亲民的催化剂，以助力产氢效能的飞跃式提升？

针对这一制约绿氢产业快速发展的“卡脖子”技术瓶颈，中国有色金属工业技术开发交流中心有限公司在2024年度“揭榜挂帅”专项赛中，发榜题目“面向氢能的电解水析氧低成本高效催化剂创制”广召青年贤士，以期汇聚各界青年的智慧与力量，共同攻克这一技术难关，为绿色制氢寻找有现实价值的路径。

有志者

“成了，终于成了！”

福州大学学生团队激动地欢呼，他们研发的催化剂性能终于达到了赛事的既定要求，这份喜悦之情难以言表。

吴一迪和曾继兰所在的研究团队，一直致力于析氧电催化剂的研究。当他们看到中国有色金属工业技术开发交流中心发布的这一命题时，决心试一试。

然而，这个命题的难度远超他们最初的想象。在电解水制氢的过程中，有一个问题影响了制氢的速度——在电解水的两个电极上，一个电极（阴极）产生氢气，这个反应进行得比较快；而另一个电极（阳极）产生氧气，这个反应需要多个电子同时转移，进行得比较慢，还拖慢了整个制氢过程的速度。

为了解决这个问题，他们需要找到一种“催化剂”，让阳极上产生氧气的反应也变得快起来。

绝大多数催化剂制备过程中往往存在过程复杂、设备价格高、高温耗能大的问题。因此，中国有色金属工业技术开发交流中心发布的榜单旨在引领探索室温下便捷制备催化剂的新途径。这一新方向致力于削减能耗开支，减少昂贵设备依赖，缩短研发周期，便于规模化制备。此外，这一榜单需学生团队实现高效稳定的催化过程，有较高的性能指标要求。

2024年4月，吴一迪所在的理论计算研究团队与曾继兰所在的实验合成研究团队合并组建了参赛团队。仅用四个月的时间，参赛团队便成功制备出高效低成本催化剂，达到了赛题指标的要求，完成了这一“又要马儿跑，又要马儿吃最便宜的草”的科研任务。

寻突破

“英雄不论出处，谁有本事谁揭榜。”那么，福州大学学生团队的过人之处究竟何在？

团队理论预测和模型搭建的主要负责人吴一迪指出：“传统催化剂设计方式犹如盲目探索迷宫，依赖试错法逐一尝试，研发周期长且能耗巨大。”该团队勇于打破常规，创新性地运用新的筛选方法，构建了涵盖百种催化剂模型。借助新的模式，他们高效地对催化剂的活性和稳定性进行理论预测，大幅缩短了研发周期，降低了研发成本。

在新模式的引领下，团队成员迅速锁定了一种最优的催化剂组成。然而，如何将这些组成元素有效地排列组合，制备出符合赛事要求的催化剂，又成为摆在他们面前的一道难题。经过无数次的反复试验与摸索，团队最终成功设计出一条具有普适性的催化剂合成路径。他们采用便捷高效的水热合成法，制备出了一种结构特殊的电催化剂。这一催化剂不仅实现了低能耗、高效率的稳定制氢，更在各项指标上超额完成命题要求。

吴一迪坦言：“在比赛之前，我们并未设定明确的研究目标，只是致力于持续优化催化剂的性能。这个命题为我们指明了方向，也为我们的后续研究奠定了坚实的基础。”

据悉，自该选题发榜以来，共吸引了来自全国24个省份、86所高校的125件作品参与角逐。而福州大学学生团队项目“数据驱动低成本高效电解水催化剂的创制”，凭借其独特的创新性和实用性，给发榜单位留下了深刻印象。发榜单位相关负责人高度评价道：“在催化剂创制领域，创新是推动技术进步的核心动力。该项目独辟蹊径，通过数据驱动的方式，为电解水制氢催化剂的研究开辟了全新的思路。”

共果成

在比赛颁奖仪式暨“青春筑梦·科创报国”主题分享会的舞台上，吴一迪作为“擂主”团队代表进行了分享。她语气坚定地说道：“我们必勇当科技创新的排头兵和生力军，不断突破氢能产业瓶颈，繁荣氢能产业之未来。”字字铿锵，句句有力，展现了新时代青年的壮志豪情与使命担当。

回顾这段比赛经历，团队实验开展方面的负责人曾继兰说：“我们的研究方向与赛题不谋而合，无疑是我们此次参赛的最大幸事，这为我们提供了一个将专业所长与实际需求紧密结合的宝贵契机。”

在“挑战杯”竞赛“揭榜挂帅”专项赛这一平台上，企业瞄准国家重大需求发榜，设擂求贤；青年带着创新方案揭榜请战，走向擂台。本次擂台，是结束，亦是开始。

中国有色金属工业技术开发交流中心执行董事张强称：“通过这次专项赛，我们得以从高校青年充满活力及创新的视角，深入洞察当前氢能领域的发展态势。接下来，我们将与这些优秀的青年团队保持紧密合作，帮助他们实现知识落地，与这些青年共同探索氢能领域的更多可能，推动技术创新与产业升级。我们会借助自身平台优势，为行业精心挑选并推荐这些璀璨新星，为企业的长远发展构筑坚实的人才基石。”

科研征途未歇，新的篇章正待启航。

来源：《中国青年》杂志2024年24期

创青春公众号：https://mp.weixin.qq.com/s/4Q9ms90IjkrvG5i7qboXrw