氢能是未来清洁能源体系的重要战略方向，安全、高效、低成本储运是氢能规模化应用的最大卡点。其中，有机液体储氢技术储运安全、适配现有油气管网，是当前最具工业化前景的储氢路线之一。而环烷烃高效脱氢催化剂，正是决定整套储氢系统效率、成本和稳定性的 “核心心脏”。
Part.1氢能储运的 “卡脖子” 困境
这一技术的核心，是环烷烃脱氢反应，催化剂的性能直接决定了整个储氢系统的效率与经济性。然而，该领域长期面临两大难题：
1.催化剂结构敏感性极强，底物分子结构稍有变化，最优催化剂就截然不同；
2.构效关系复杂，缺乏统一理论指导，导致高性能工业催化剂的研发如同 “盲人摸象”。
Part.2科研突破：我校团队提出催化剂设计新原理
近日，我校洁净能源与技术国际创新团队攻坚克难，在环烷烃脱氢催化机理与催化剂精准设计方向取得原创性进展，相关成果以 “Reactant-dependent volcano trends in Pt-catalyzed cycloalkane dehydrogenation: orbital hybridization-guided design of active sites” 为题，发表于国际顶级期刊《Nature Communications》。
团队创新性构建连续可调配位环境模型催化剂体系，从原子尺度系统解析活性位点电子结构对脱氢反应的调控规律，建立以反应物电子结构为核心的通用催化剂设计原理，首次揭示多种环烷烃在铂基催化剂表面的脱氢 “分子指纹” 特征。
Part.3关键发现：探明火山型活性规律
针对铂基催化剂在环烷烃脱氢中表现出的强烈结构敏感性及构效关系不统一问题，团队系统研究单原子、金属簇、纳米颗粒等不同配位环境下的催化性能，得出重要结论：
1.环己烷、甲基环己烷、十氢萘等典型储氢介质的脱氢活性均呈现火山型趋势；
2.不同储氢分子对应的最优催化剂配位结构存在显著差异；
3.芳香产物 LUMO 能级是决定最佳活性位点的关键描述符，通过调控铂配位数、下移 d 带中心，可实现吸附 - 脱附平衡，提升催化性能。
Part.4成果落地：已进入中试阶段
依托该理论设计的新型脱氢催化剂，在300℃工业常用工况下，可连续稳定运行超过3000小时，综合性能优异。目前，相关技术已顺利进入工业中试阶段，为高效储氢催化剂的理性设计与工业化应用提供重要支撑。
Part.5论文信息
共同第一作者：脱永笑教授、硕士研究生屈晶莹
共同通讯作者：冯翔教授、陕西氢易能源科技有限公司王斌研究员
第一署名单位：中国石油大学（华东）
资助项目：国家自然科学基金、国家重点研发计划、山东省优秀青年科学基金等
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-66782-w
科技兴则国兴，创新强则国强。此次研究成果破解了环烷烃脱氢催化剂设计的核心难题，为氢能储运技术工业化提供了重要支撑，彰显了我校洁净能源领域的科研实力。未来，团队将持续深耕关键技术攻关，推动科研成果转化，以创新之力助力能源转型，为绿色低碳发展贡献石大力量。
素材来源：新能源学院
