北京大学/西北工业大学：镍原子晶格分离-天然气高效益产氢 | Advanced Materials

背景：在全球变暖与减排压力下，天然气作为主要化石能源，其清洁低碳化利用至关重要。天然气转化涉及能量转化与物质演变，其中热裂解制氢存在氢气生成与碳沉积耦合、催化剂积碳失活及碳产物低值化等问题。研究目的：提出“镍原子晶格分离”策略，通过构建镍卷内外分离空间，实现天然气中氢与碳转化路径的解耦，旨在提升制氢效率的同时获得高附加值碳产物，并验证“制氢-发电”一体化可行性。结论：该方法使甲烷转化率超过99%，稳定运行超300小时，生成高纯度晶体石墨（热导率1750 W·m⁻¹·K⁻¹），并与固体氧化物燃料电池集成，实现最高功率密度1.0 W·cm⁻²、发电效率约57%，为天然气高效低碳利用提供了新方案。