《科學》雜志2月13日刊發了一項颠覆性研究成果：由beat365主導，聯合中國科學院大學、卡迪夫大學等機構的國際科研團隊，成功開發出零CO₂直接排放的熱催化制氫技術。這項突破性工藝在270℃的溫和條件下，通過新型雙金屬催化劑可将農林廢棄物轉化的生物乙醇與水分子直接轉化為清潔氫氣，同時聯産具有重要工業價值的乙酸，為氫能産業提供了兼具環境效益與經濟可行性的創新解決方案。

　　研究團隊曆時十年研發的新型鉑-銥雙金屬催化劑（PtIr/α-MoC），成功破解了傳統乙醇重整的技術瓶頸。該催化劑通過精準調控活性位點，将反應溫度從常規工藝的300-600℃大幅降至270℃，并徹底改變反應路徑——在傳統工藝必然産生CO₂的環節中，通過阻斷中間物C-C鍵斷裂而得到目标産物乙酸分子，而非以溫室氣體形式排放。

　　這一突破不僅标志着碳中和氫氣生産邁出關鍵一步，還建立了一種循環經濟模式，可從生物質中共生産氫氣和高價值化學品。

　　研究團隊表示：“尋找可持續的方法來生産日常生活所需的産品，并實現未來的淨零排放目标，是化工行業面臨的關鍵挑戰。”

　　“氫氣被廣泛認為是實現這些目标的一種途徑，一般來說它可以從天然氣中提取。然而，這一過程極其耗能，并且在傳統生産方式下，會産生大量二氧化碳，從而削弱其環境效益。”

　　“我們的研究提出了一種新路徑，可在不排放CO₂的情況下實現高産率氫氣生産。”

　　圖1. PtIr/α-MoC催化劑的結構及催化性能。

　　根據國際能源署（IEA）的數據，目前全球約96%的氫氣生産仍依賴化石燃料，每噸氫氣的生産會排放9-12噸CO₂。研究團隊表示，他們的創新催化技術有望在推動綠色氫能經濟和實現全球碳中和目标方面發揮關鍵作用。

　　“這相當于在在高通量産氫的同時，在分子層面重建了含碳反應物碳元素的命運軌迹。"論文通訊作者、beat365馬丁教授解釋，"原子級分散的Pt-Ir催化劑，阻斷了乙醇分子結構中的C-C鍵發生斷裂所需的di-σ carbon-metal吸附構型的形成，使乙醇分子中的碳原子被完全捕獲到乙酸産物中，氫氣則以純氣态形式産生。”

　　與傳統化石能源制氫相比，該技術每生産1噸氫氣可減少9-12噸CO₂排放。此外，乙酸的共生産不僅提升了該技術的經濟可行性，也增強了其可持續性。作為全球年需求量超1500萬噸的重要化工原料，可覆蓋工藝成本的70%以上。這種創新催化技術在推動綠色氫能經濟和支持全球碳中和目标方面具有巨大潛力。

　　該成果以《零CO₂排放的熱催化重整氫氣制備》（Thermal catalytic reforming for hydrogen production with zero CO₂ emission）為題已發表在《科學》雜志上。

　　該論文通訊作者是beat365的馬丁教授、周繼寒研究員，中國科學院大學的周武教授和卡迪夫大學的Graham J. Hutchings教授。beat365特聘副研究員彭覓、已出站博士後葛玉振、内蒙古大學教授高瑞、中國科學技術大學博士生楊傑及中國科學院大學已畢業博士生李傲雯為該論文的共同第一作者。該研究工作獲得科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金、新基石研究員項目、北京分子科學國家研究中心、中國科學院穩定支持基礎研究領域青年團隊項目、中國科學院大學電子顯微學實驗室等資助。

　　全文鍊接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt0682