惠州学院改性石墨烯复合材料：让绿水青山“氢烯”可见

氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，其对构建清洁低碳安全高效的能源体系、对实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》要求，应当统筹推进氢能“制储输用”全链条发展、加氢站建设、可再生能源制氢等低碳前沿技术攻关，加强氢能生产、储存，加强关键技术研发、示范和规模化应用。

为积极响应国家相关号召，惠州学院科研团队于近日成功研发出改性石墨烯复合材料，该材料可实现氢气以分子的形式高效地储存和释放。

传统储氢方法包括物理储氢、化学储氢等，但却存在着储氢过程能耗大、因钢瓶体积和质量大导致运输不便等痛点问题。对此，惠州学院科研团队研发出改性石墨烯复合材料，有效地解决了以上痛点问题。该团队研发出的改性石墨烯复合材料的储氢密度超过了现有大部分储氢材料，其最高储氢密度达到25%。同时，石墨烯因其特殊的结构赋予其质量轻、比表面积巨大、稳定性高等特点，使其成为众多储氢材料中的首选材料。

石墨烯的边缘部位和缺陷处由于具有较高的反应活性，故在此部位通过共价键连接一些适宜的基团是一种有效的表面功能化方法，即共价键功能化。在制备石墨烯氧化物过程当中，通过化学氧化方法对石墨烯进行酸化处理。且因为石墨烯氧化物中含有大量羧基、羟基和环氧基等活性基团，所以可以利用这些基团与其他分子之间的化学反应对石墨烯表面进行共价键功能化。

将功能化基团与氧化石墨烯表面的“含氧基团”进行“缝合”，由于氧化石墨烯上存在羧基（-COOH）、羟基（-OH）和环氧基（-O-）、羰基（C=O）等活性基团，能与一些小分子或大分子之间反应，因而可以利用这些基团与其他分子之间的化学反应对石墨烯表面进行共价键功能化。除此之外，其还有石墨烯原位（G）的共价键改性。

该团队所研发的改性石墨烯复合材料项目已授权国家专利4项，正在申请专利三项，已发表SCI等科技论文共计10余篇，因此在该领域其具有强大的技术保护。该团队的指导教师魏老师表示："本团队在探索改性石墨烯复合材料的技术之中，不但要求新型研发相变材料保持高性能即储氢效果高、稳定性高、安全性能高，而且也要求其价格相较传统储氢材料市场处于中等水平以便寻求最佳可行性和最高性价比。"

此外，该团队还具备氢热电联供技术，包括MPPT光伏阵列和SOEC。MPPT光伏阵列通过MPPT光线追踪技术收集太阳能，输出电能，用户可以将直流电直接接入电路使用。相比于传统的蓄电方法，以SOEC替代了传统蓄电池储能单元的蓄电方法更具有成本优势，同时其产生的氢气通入储氢罐实现储能。

在MPPT光伏集电制氢热电联供技术加持下，热电联产的转化效率高达90%以上；同时MPPT光伏集热制氢系统的固体氧化物在高温条件下，电解制氢效率也接近了100%。同时，再配合上应用改性石墨烯复合材料的储气罐的使用，可以基本实现制取氢气到储存氢气再到使用氢气的全过程，实现国家倡导的氢能“制储输用”全链条发展的全过程。

同时该团队也是乡村振兴的实践者。利用假期时间，该团队前往四川、云南、惠东等地，深入农村，了解村民需求。该团队负责人惠院电子学院本科二年级的葛爱迪同学表示："因为我出生于农村，所以我了解那里的心酸苦楚。因此团队学习了先进科技并回馈于农村，我为能有机会帮助和服务有需要的人而感到自豪。学习奉献精神不仅是我成长道路中的必修课，还是接好时代接力棒的价值观，也是走好乡村振兴路的拓荒石。"

目前此发展团队已与云南华镁、深圳几何、丽江中保等多家企业开展合作交流，已交付订单高达五十万元。对此不难发现，在未来越来越多储氢公司的研发团队将更倾向于选择改性石墨烯复合材料应用于储氢罐材料当中。同时，我们也希望这种安全性高、储氢效率高且在碳达峰降碳起着举足轻重作用的“神仙材料”，在未来促进工业产业结构转型的过程当中能够迸发出惊人力量。

在2030年前实现“碳达峰”，完成新时代工业转型升级，我国任重道远。在加强生态文明建设、促进经济社会发展以及推动全面绿色转型的职责使命下，在全面深化改革的大背景中，如何统筹规划、如何稳中求进是国家、社会、企业乃至我们每个人的职责任务。