宁波市低碳氢能源重点实验室依托宁波东方理工大学建设，由宁波市科技局于2026年4月正式批准设立，由中国工程院外籍院士、美国国家工程院院士、加拿大工程院院士、加拿大皇家科学院院士、欧盟科学院院士陈掌星教授担任实验室主任，加拿大工程院院士谭忠超教授担任副主任。
一、实验室基本情况
实验室聚焦低碳氢能源领域的重大科学问题与关键技术瓶颈，以突破高效催化剂、先进制氢工艺与系统集成等核心关键技术为目标，围绕三大研究方向，发展绿色氢能制备、含氢低碳分子选择性转化和地质氢开发利用的新技术与新方法，解决当前氢能产业从规模化生产到大规模储存与高效利用的完整技术链条中亟需突破的科学瓶颈与工程挑战，推动绿氢技术的研发、验证与规模化应用，建成低碳氢能源科研高地，成为我国氢能领域创新链中重要战略科技力量。
实验室设立了三大主攻方向：方向一：全解水制氢——涵盖PEM电解水制氢、碱性电解水制氢和光解水制氢催化剂设计与性能优化，致力于开发非贵金属或低贵金属负载的高活性、高稳定性电催化剂，并优化膜电极结构与电解槽集成工艺，力争将绿氢成本大幅降低；方向二：含氢低碳分子选择性转化——聚焦烯烷烃催化裂解碳氢联产、电催化甘油氧化联产制氢、甲烷干重整制备含氢合成气等方向，将甲烷、甘油、烯烷烃等转化为制氢及高附加值产品，实现"氢—碳"循环与重工业深度脱碳；方向三：地质氢的制取与大规模存储——前瞻性探索天然氢资源的成因机理、资源分布规律及安全经济勘探开发技术，开辟战略性氢资源供给新路径。
三个研究方向共同构成了从氢源拓展到高效利用的协同创新链，旨在系统突破氢能产业发展的关键科学与技术瓶颈，服务浙江省建设国家清洁能源示范省和宁波市打造"361"万千亿级产业集群的战略目标。
二、工作进展
（一）运行情况
组织架构：宁波市低碳氢能源重点实验室主任由陈掌星院士担任，负责全面工作，副主任由谭忠超院士担任。实验室设立了执行委员会、科技学术委员会和研发导向委员会三大支持机构。执行委员会由副主任和各研究组组长组成，负责落实具体任务与资源调配。科技学术委员会由孙金声院士担任主任，委员包括岳光溪院士、李阳院士、徐春明院士、杨春和院士、吕俊复院士、李献国院士、苏宝连院士等8位院士及4位国内外知名专家，定期审议实验室发展目标与重大学术活动。研发导向委员会汇聚产业界资深人士，重点审议产学研结合机制和成果转化路径。
在职能部门设置上，实验室分为基础研究部和应用开发部两大板块。基础研究部下设水制氢研究室、燃料电池研究室、地质氢研究室和含氢低碳分子转化研究室，专注于氢能源的基础科学突破与理论创新。应用开发部包括碳足迹研究室、表征分析中心、应用示范中心和市场推广中心，致力于技术落地与产业化。
实验室已建立完善的内部管理体系，制定了涵盖人才队伍建设、运营管理、年度报告、年度考核及评价体系等方面的系统制度，确保各项工作科学、规范、有序开展。
（二）人才团队
实验室在低碳氢能领域汇聚了一批顶尖人才，由陈掌星院士领衔，团队总人数达69人。其中全职科研人员38人，博士以上学历者28人，博士学位人员比例达73.7%。团队拥有院士3人（中国工程院外籍院士1人、加拿大工程院院士2人、澳大利亚工程院院士1人），国家级高层次人才5人，浙江省最高人才计划获得者2人，宁波市顶尖人才项目获得者3人，浙江省青年人才2人，宁波市领军人才2人。形成了由院士领衔、中青年人才强力支撑的高水平顶尖人才队伍。
实验室6位学术带头人在各自领域均具有深厚的学术造诣和国际影响力：谭忠超院士在能源化工的可持续发展方面做出了巨大贡献，曾获滑铁卢大学杰出贡献奖、清华大学杰出访问教授等荣誉；金大勇院士在纳米材料、光学工程与生物医学成像领域成果卓著，曾获澳大利亚总理奖和尤里卡奖；韩兆军教授曾任澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）首席科学家，为ARC未来学者；吴巍研究员曾任美国能源部爱达荷国家实验室资深研究员，在高温电化学与电催化领域深耕多年；赵恒助理教授主要从事光/电催化制氢和低碳小分子选择性转化研究；林冬梅博士专注于新能源电池材料与碳足迹研究。多位成员入选科睿唯安"全球高被引科学家"和斯坦福大学"全球前2%顶尖科学家"榜单。
（三）科研进展
实验室团队科研基础雄厚，近三年来全职科研人员作为负责人累计承担市级及以上纵向科研项目24项，合同总经费约3.41亿元；同时承担合同金额10万元以上的横向合作项目17项，横向经费总额超过2400万元，形成了基础研究、技术攻关与产业应用协同并进的科研布局。
在纵向项目方面，实验室团队主持了"绿色能源模拟关键智能技术研究"（宁波市顶尖人才项目，9880万元）、"光解水制氢技术研发与应用"（浙江省财政项目，2000万元）、"烷烃催化裂解制碳制氢及增值化利用"（宁波市顶尖人才项目，5880万元）、面向空间苛刻条件的可再生能源驱动高温电解CO₂制氧（国家重点研发计划青年科学家项目，300万元）等一批国家及省部级重点项目，聚焦绿色氢能制备、化石资源低碳转化与氢联产、高效电解及氢储运等关键环节开展系统研究。
科研成果方面，实验室团队近三年发表高水平学术论文91余篇，包括在Nature Nanotechnology、Nature Reviews Materials、Nature Communications、ACS Nano、Angewandte Chemie International Edition、Advanced Materials、Chemical Society Reviews等国际顶级期刊上发表的系列研究工作。获得授权发明专利及软件著作权16余项，其中包括多项国际专利。团队成员获得市级及以上科技奖励及重要人才荣誉超过20项，包括北京市自然科学二等奖、中国旅美科技协会卓越科学家奖、世界石油学会最高技术奖、中国政府友谊奖、ARC未来学者奖、联合国世界知识产权组织日内瓦国际发明银奖等。
（四）硬件设施
宁波东方理工大学为实验室的建设发展提供了坚实的保障。目前科研场地面积约2900平方米，均严格按照省部级实验室相关标准进行建设，已全部投入使用。同时，学校为实验室提供了充足的配套设施，包括学术报告厅、多功能会议室等，用于科研人员的学术交流讨论及对外合作交流。
实验室在仪器设备方面已投入超过3700万元，并系统布局四大核心研发平台：新型高效催化剂开发平台（配备先进的计算模拟、高通量合成与筛选设备）、制氢性能测试与评估平台（涵盖水电解、可再生能源耦合制氢等多种技术的综合测试系统）、物理化学分析表征平台（集成高端显微、谱学与原位表征设备）、大规模制氢系统集成与验证平台（建设可模拟实际运行环境的制氢系统集成示范线）。建设期内还将规划新增科研办公及实验场地2000平方米以上，形成功能完备、技术先进、开放共享的硬核科研支撑体系。
（五）交流合作
实验室始终将国际与国内合作及学术交流置于优先发展的位置，已与多家国内外知名高校及研究机构建立起稳固的伙伴关系。在国际合作方面，与英国华威大学、加拿大卡尔加里大学、滑铁卢大学等国际一流学府开展了联合研究、学者互访、博士后与博士生联合培养等多层次合作，并与澳大利亚同步辐射中心、CSIRO等国际顶尖科研机构在离子迁移调控发电、电化学CO₂捕获转化等前沿领域开展联合研发。在产业协同方面，已系统调研走访国家电投氢能公司、中国石化镇海炼化、浙江鲲华、宁波中科氢易膜等创新企业，围绕PEM/AEM制氢关键技术、低碳设计、氢能设备应用等方向达成多项合作研发意向。
实验室还深度对接产业界，与上海达坦等企业共建研发平台，推动产学研深度融合。依托承担的国家重点研发计划、中信集团油气重点研发计划等重要课题，与中国石油勘探开发研究院、中科院地质与地球物理研究所等国内顶尖行业研究机构保持密切协作，在地质氢开发领域联合开展战略先导研究。
三、建设期工作计划
实验室以创建宁波市重点实验室为近期核心目标，在为期三年的建设期（2026年4月—2029年4月）内，秉持"前沿引领、应用驱动、协同创新"的发展理念，重点推进以下工作：
（一）基础设施建设
规划新增科研办公及实验场地2000平方米以上，系统布局并完善新型高效催化剂开发平台、制氢性能测试与评估平台、物理化学分析表征平台、大规模制氢系统集成与验证平台四大核心研发平台，形成覆盖"材料合成—器件组装—性能测试—系统集成"全链条的硬核科研支撑体系。
（二）人才团队建设
坚持"引育并举"原则，至建设期满凝聚一支规模超过50人的高水平科研队伍。计划累计招收与联合培养不少于25名博士及博士后研究人员，设立"氢能未来之星"博士后创新岗位和"绿氢创新奖学金"，打造梯队合理、具备持续原始创新能力和重大技术攻关能力的卓越团队。
（三）科学研究
紧紧围绕低碳氢能源领域的国家重大战略需求，力争承担各级各类项目15项以上，累计争取竞争性科研经费1000万元以上。在学术产出方面，计划在能源材料、化学工程、电化学等领域的高水平期刊上发表学术论文60篇以上，申请国际、国内发明专利20项以上。
（四）合作交流
主办或承办高水平国际国内学术会议或专题研讨会2次以上，邀请国内外知名专家学者来访交流20人次以上，鼓励团队成员参加国际国内重要学术会议不少于30人次。计划推动成立"宁波市氢能产业技术创新战略联盟"，联合举办"宁波国际氢能科技与产业峰会"。
（五）成果转化与产业赋能
力争孵化1-2家专注于关键材料或氢能技术的科技型企业，与省市重点企业开展技术合作项目2项以上，推动部分研发成果进入中试验证或示范应用阶段。深度联动市内外的能源集团、高端装备制造企业及新材料公司，将研发方向融入宁波市打造"绿色能源示范市"和培育氢能产业链的战略目标，为区域经济高质量发展注入科技动能。
四、亮点工作和典型案例
（一）绿氢催化剂取得重大突破，实现非贵金属材料在酸性析氧中的长期稳定服役
实验室团队开发了低成本、高稳定性的酸性水氧化催化剂，通过Ni掺杂策略精准调控尖晶石表面原子排布，构筑耐酸腐蚀的晶面屏障，首次实现非贵金属材料在高电流密度酸性析氧中的长期稳定服役。催化剂在0.5 M H₂SO₄中连续运行285 h保持活性无衰减，PEM电解槽在500 mA·cm⁻²、80°C工况下100 h内性能几乎零衰减，单池在2.3 V即可输出1 A·cm⁻²，性能媲美铱基催化剂，为质子交换膜电解水制氢提供了经济、高效且耐用的替代方案。团队还首次报道了一种在任意pH（0-14）环境下均保持高活性的HER催化剂Ru/α-Ni-MoO₃，性能优于商业Ru/C，实现了"小过电位+小Tafel斜率"双重优势。
（二）光热浮载光解水制氢实现STH转化效率超15%，突破产业化门槛
实验室团队通过构建0D/2D界面耦合策略的TiO₂/CuₓO异质结结构和光热浮载体系，实现了光解水制氢技术的重大突破。催化剂制氢速率达64 mmol·g⁻¹·h⁻¹，相比商用Pt提升428倍。光热浮载体系太阳—氢能（STH）转化效率稳定超过15%，大幅超越10%的产业化门槛。规模化验证已实现体系从2×3 cm扩展至10×10 cm以上，性能无显著衰减，展示出明确的可扩展性与产业推广潜力，为工程化示范奠定了坚实基础。
（三）光热耦合催化甲烷干重整制合成气，实现长期稳定运行
实验室团队设计了具有金属Ru和氧化Ru双活性位点的Ru纳米团簇催化剂，用于光热耦合催化DRM反应制合成气。在光热耦合条件下获得H₂（416.9 mmol·g⁻¹·h⁻¹）和CO（344.0 mmol·g⁻¹·h⁻¹）的高生产速率，CH₄和CO₂转换率分别达到约60%和51%，在540°C下可稳定100 h以上。通过协调光能和热能降低反应活化能，抑制逆水煤气副反应的发生，为光热耦合DRM反应减少热量输入同时增强反应速率提供了新的技术路径。
（四）地质氢"催化—增渗"复合增效技术体系国内领先
实验室团队与中国石化、中科院地质与地球物理研究所联合开展战略先导研究，在2025年首次系统阐明了富铁岩层蛇纹石化反应的关键控制因素，明确最优反应窗口。团队首次提出基于镍基天然矿物的复合催化体系，将蛇纹石化反应温度降至200°C以下；创新性开发出耐高温纳微米级硅基增渗剂，在300°C高温下保持结构稳定，使富铁岩层渗透率提升30%以上。构建的"催化—增渗"复合增效体系实现了产氢速率与储层流通性的同步优化，已对新疆、西藏、四川3个典型富铁岩层区块开展量化分级评估，在富铁岩层注水复合增效强化地质氢生产领域形成了从基础机理到技术应用的完整研究体系，处于国内领先水平。
