“双碳”目标持续推进的背景下，氢能作为清洁低碳能源的重要载体，被业内认为是交通、工业和新型储能等领域绿色转型的关键支撑。以可再生能源驱动电解水制取的绿氢，具备全流程低碳甚至近零排放的潜力，但产业化仍面临多重约束。近日，赣南师范大学“驭光赋能”本科生科研团队围绕这些难点开展系统研究，在光伏驱动绿氢制备的集成方案上取得阶段性进展。 问题在于，当前绿氢制备仍难同时兼顾效率与成本：一上，传统电解水制氢受限于阳极析氧反应能耗高、动力学慢，导致电解电压偏高、能量利用率不理想；另一方面，光伏输出随光照波动明显，而电解槽负载特性相对固定，二者功率匹配上存在偏差，使太阳能向制氢功的转化比例受限；同时，一些关键电催化环节对贵金属依赖较高，深入抬升设备投入与运行成本。 原因在于，行业研发长期更偏向单点性能提升，例如只提升电解槽催化活性或只提高光伏效率，容易忽略系统耦合后的稳定性与整体协同效率。团队调研认为，光伏发电与电解制氢的单项技术已相对成熟，但要组合成连续、稳定的自驱动系统，需要在反应路径、器件连接方式和控制策略上做协同设计，从“系统最优”而非“局部最优”寻找突破。 基于上述判断，团队从“阳极反应改性”和“光伏系统适配”两条路径同步推进：在电解环节，引入生物质平台分子糠醛参与阳极反应，以糠醛氧化替代传统析氧反应，降低阳极反应能垒与能耗，并在产氢的同时制得高附加值产物糠酸，形成“制氢+化学品”协同产出，提升工艺经济性；在供电环节，利用钙钛矿光伏组件的高效率与可柔性制备等特点，通过四端法实现光伏与电解槽的直接连接与工作点匹配，增强对光照变化的适应能力，减少能量损失，探索构建不依赖外部电源的自驱动光—氢一体化系统。 影响在于，该路线把“降能耗、提效率、增收益”纳入同一框架：通过生物质耦合降低电解能耗与电压需求，通过非贵金属催化与常温常压运行降低材料与运维门槛，通过光伏适配提升太阳能利用水平，推动更多绿电转化为可储可运的氢能。同时，阳极副产物的高值化利用为绿氢“以副补主”提供了可讨论的商业模式，有望缓解对电价与设备折旧的成本压力。 对策层面，团队在集成思路基础上进一步开发双极产氢电解槽装置：其一，实现阴阳两极同时产氢，在相同时间内提高产氢量；其二，采用非贵金属催化体系并优化反应路径，降低系统所需电压；其三，通过光伏端的灵活适配，提高不同光照条件下的运行稳定性与能量利用效率。团队成员利用课余时间分工推进，围绕催化剂制备、光伏适配与系统集成形成技术积累，并已就对应的技术申请多项专利。学校依托基础化学实验教学示范中心等平台提供专项实验资金支持，为持续迭代提供保障。 前景上，项目指导教师表示，下一步将以产业化为目标推进中试放大与工艺包开发，重点解决规模化制备中的稳定性与一致性问题，建立覆盖中试全流程的性能数据库，并同步完善安全风险识别与防控体系；同时依托产学研合作平台，推动成果从实验室走向工程化验证。在氢能产业链加快完善、绿电装机持续增长的背景下，面向“可再生能源—氢—化工/储能”耦合的技术路线有望拓展更广泛的应用场景。
在能源转型与技术变革加速叠加的当下，高校科研团队以问题为导向的创新探索正成为突破产业瓶颈的重要来源；赣南师范大学这个阶段成果，展示了跨学科协同攻关的可行路径，也表明了青年科研人员面向国家需求的实践能力。随着产学研用更衔接，此类技术创新有望推动绿氢产业模式迭代，为我国参与全球能源转型竞争提供新的支点。（完）