绿色制氢工艺效率达 98%：以色列理工学院研究人员将制氢与高附加值化学品合成相结合

图示：同时生成氢气和环氧化物的电合成过程示意图。

一项发表于知名期刊《自然·通讯》（Nature Communications）的研究介绍了以色列理工学院（Technion）在制氢领域取得的一项突破：一种绿色且具有成本效益的工艺，能够在制取氢气的同时，生产具有工业价值的化学品。该研究由以色列理工学院材料科学与工程学院教授、可持续发展前沿项目（Technion Sustainability Frontier）负责人 Avner Rothschild，与博士后研究人员 Guilin Ruan 博士共同开展。这项开创性技术已提交美国专利申请。

绿氢被广泛视为未来最重要的能源之一。它利用可再生能源产生的电力分解水来制取，有望在难以直接实现电气化的行业中发挥关键减排作用，例如钢铁和化肥生产、石油炼制，以及替代性交通燃料的生产。绿氢还可以用于太阳能和风能的长期储存。然而，由于其成本高于利用天然气或煤炭制取的氢气，绿氢的工业应用仍然有限。天然气和煤炭制氢过程所产生的二氧化碳约占全球二氧化碳排放量的 2%。

“我们通过重新思考水分解过程来应对这一挑战，”Rothschild 教授解释说。“我们的目标是，用一种价值高得多的产品——环氧化物——取代通常与氢气一同生成的氧气。环氧化物是生产聚合物、涂料、胶黏剂、药物及许多其他产品的重要基础原料。在论文所展示的实验中，我们证明，制氢反应和同步生成环氧化物的反应，其效率均达到 98%。换言之，几乎所有电荷都用于驱动所期望的电化学反应，仅有 2% 消耗在竞争性反应中。此外，我们实现的电流密度能够满足大规模工业电解的要求。”

这项新工艺建立在 Rothschild 教授及其合作者此前在以色列理工学院开发的一系列技术之上。这些技术的共同基础，是将产氢电化学反应与产氧电化学反应分离。这种分离构成了无膜电解的基础，而无膜电解是一项突破性的制氢技术。其中一种较早的衍生技术已由 H2Pro 公司推进商业化，此次的新衍生技术则源于欧洲研究理事会（ERC）支持的开创性研究。

构思并开发这一新工艺的主要研究人员 Guilin Ruan 博士表示：“我们的成果并不局限于开发一种新电极或某个独立的化学反应。它代表了一种理念上的转变：系统中的所有组成部分，包括电极、氧化还原介体、溶剂环境和运行配置，彼此协同发挥作用。通过对整个系统进行优化，我们成功实现了氢气和环氧化物的高效生产，而且无需使用隔开电极的膜。”

Avner Rothschild 教授担任以色列理工学院可持续发展前沿项目负责人，同时任职于材料科学与工程学院。他还隶属于 Stewart and Lynda Resnick 可持续催化中心、Nancy and Stephen Grand 以色列理工学院能源计划，以及以色列国家储能研究所（INIES）。

Rothschild 教授于 2023 年获得享有盛誉的欧洲研究理事会高级研究资助（ERC Advanced Grant），本研究随后通过 H2Bro 项目获得 ERC 资助。这项工作也是以色列高等教育委员会资助的“变废为值”（Waste to Value）跨高校研究计划的一部分。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-76617-x

译注：文中“98% 效率”指的是用于目标电化学反应的电荷比例，即法拉第效率。它不等同于整个制氢过程的能量转换效率，也不能直接理解为“98% 的输入电能转化成了氢能”。

翻译人：沈亚皓

来源：https://fuelcellsworks.com/2026/10/08/h2/technion-researchers-combine-hydrogen-production-with-the-synthesis-of-value-added-chemicals