第十九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
2025
省赛
课外学术科技作品竞赛（主体赛）
三等奖
未转化
否
电解水制氢是绿氢生产的关键路径，传统铂碳催化剂成本高、资源稀缺，大规模应用受限。同时，工业副产炭黑会造成环境污染。面对现有难题，本项目以美克化工副产物炭黑为原料，通过KOH作活化剂制得活性碳，利用含氮物质自聚合氧反应和不同温度退火相结合，制备了不同尺寸的碳黑负载Ru纳米颗粒催化剂。将其转化为高效、低成本的电解水制氢催化剂载体，既降低了制氢成本，又实现了废弃资源循环利用，兼具经济与环保双重价值。 创新方面： 1.原料创新：首次以工业炭黑为原料进行载体合成，降低成本。 2.工艺创新：采用KOH热解造孔工艺，增大载体比表面积。 3.路线创新：引入左旋多巴作为氮源，形成Ru-N配位稳定Ru纳米颗粒。 4.结构创新：引入氮、氧基团，使得Ru纳米颗粒分布均匀。 优化后的催化剂过电位低至21mV，性能相较 Pt/C（20%负载量）催化剂提高58%，稳定性达100小时，Ru/C(20%负载量)成本降至38元/克。在碱性电解池和AEM阴离子交换膜装置中效率分别达到2000标方每小时和0.5标方每小时。 项目团队已与安徽工程大学、黄山金石塑料科技有限公司签订合作协议，共建联合实验室，推动技术产业化。与河北中恒天正新材料有限公司签订技术服务合同，初步建立电解水催化剂领域的合作研究。
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