一体化双功能电化学氢泵：氢富集天然气管道的高效氢分离与发电技术

为解决氢能源大规模应用中输送成本高的难题，研究人员开发了基于离子对膜技术的一体化双功能电化学氢泵(UBEHP)。该装置可从氢富集天然气(HENG)中同步实现低浓度(10 vol %)氢分离与发电，双功能效率达56%，循环稳定性优异。技术经济分析显示其较传统系统成本降低8%，与HENG管道结合可使加氢站成本较液氢运输降低43%，为氢能基础设施提供了高效经济的新方案。

　　

这项突破性研究展示了一种革命性的能源转换装置——一体化双功能电化学氢泵(Unitized Bifunctional Electrochemical Hydrogen Pump, UBEHP)。就像能源界的"瑞士军刀"，这种智能设备既能从氢富集天然气(Hydrogen-Enriched Natural Gas, HENG)管道中高效提取氢气，又能直接将低浓度(最低10 vol %)氢气转化为电能。

研究团队采用三大核心技术构建该装置：聚苯撑基离子对膜(poly(phenylene)-based ion-pair membrane)、质子化膦酸离聚物(protonated phosphonic acid ionomer)和商用铂碳催化剂(Pt/C catalyst)。这种精妙组合使UBEHP在双重工作模式下均表现出色，不仅实现56%的双功能效率，还展现出卓越的循环稳定性。

与传统方案相比，UBEHP展现出显著优势：比分离式氢泵+燃料电池系统成本降低8%；与HENG管道网络结合时，加氢站建设成本较液氢运输方案直降43%。这种"一机两用"的设计，犹如在能源输送网络中安装了既能净化血液(氢分离)又能造血(发电)的智能器官，为构建弹性氢能基础设施提供了全新思路。

特别值得注意的是，该技术完美解决了氢经济中最棘手的"最后一公里"难题。通过利用现有天然气管道输送HENG，再经UBEHP现场提纯，既规避了新建纯氢管道的巨额投资，又克服了液氢运输的高能耗缺陷。这项创新或将重塑未来能源格局，使氢能真正成为可持续能源系统的核心支柱。