学科专业评审组：能源与化工组
项目名称：机器学习驱动氢能材料智能研发及含氢资源高效转化与应用
提名单位： 汉中市人民政府
提名等级：三等奖
提名单位意见： 氢能作为国家可再生能源战略的核心要素，其制/储氢技术的突破对于促进能源转型具有深远影响。本项目紧扣陕西省氢能重点产业链发展需求，聚焦氢能关键材料智能设计及制氢原料难题，依托国家级和省部级科技项目，通过技术攻关与推广应用，形成系统性创新成果，为制储氢领域科技进步与行业发展提供核心支撑。 项目围绕氢能产业链实现了三大关键突破：一是针对海水制氢用水需求，研发了采用石墨烯过滤防堵海水淡化装置，构建三级热量梯度回收系统及自适应流量智能调控系统进行海水淡化，为海水制氢提供净水保障；二是创新“机器学习+理论模拟+实验验证”闭环协同研发方式，突破材料筛选效率瓶颈，推动氢能材料研发智能化、高效化和低成本化；三是提出了利用企业废液进行生物制氢的创新模式，助力企业建成了含氢废液制乙醇的生产装置，有效缓解了生物制氢的原料问题，同时实现了环保与能源的双重效益。 本项目研究方法科学严谨，创新成果丰硕且具备高度可信度：已获得国家发明专利2项及美国发明专利1项，发表SCI论文26篇；相关技术已成功实现转化与应用，助力企业实现了增收与盈利，实证其商业化潜力，助推合作企业获批市级重点实验室，体现了产学研融合效果。项目兼具突出学术价值与产业价值，有效推动了氢能领域的科技进步与经济效益提升。 提名该项目为陕西省科学技术进步奖三等奖。
项目简介：
客观评价：
应用情况和效益：
主要知识产权和标准规范等目录：
主要完成人：
  1. 姓名：崔红
    排名：1
    行政职务：书院院长
    技术职称：教授
    工作单位：陕西理工大学
    对本项目技术创造性贡献：对第1、2、3项科技创新做出了创造性贡献；（2）开发了基于石墨烯的防堵高效海水淡化技术，有力缓解了海水制氢的原料供给难题；创新提出“人工智能－理论计算－实验验证”的制氢储氢材料协同研究新范式，成功实现材料智能设计，同步推出非贵金属制氢催化剂及高性能常温固态储氢材料开发方案，优化传统制氢/储氢材料设计模式；为企业构建了一种将含氢废液转化为生物乙醇制氢的资源化新模式，通过利用人工智能技术，成功开发了非贵金属催化剂，有效解决了生产过程中反应迟缓和转化效率低的技术难题，实现了环保与能源的协同增效，还为生物制氢提供了稳定的原料保障。（3）佐证附件：附件1-36。
    曾获国家科技奖励情况：（1）2024年、陕西高等学校科学技术研究优秀成果、三等奖、高容量固态储氢结构可控构筑及其吸放氢机理研究、1/7； （2）2021年、汉中市自然科学优秀学术论文奖、三等奖、Study on the hydrogen storage performance of graphene(N) - Sc- graphene(N) structure、1/3、2021S26；
  2. 姓名：田伟志
    排名：2
    行政职务：无
    技术职称：讲师
    工作单位：陕西理工大学
    对本项目技术创造性贡献：对第2、3项科技创新做出了创新性贡献。（2）融合“人工智能－理论计算－实验验证”的制氢储氢材料协同研究新范式，成功实现了氢能转换及存储材料的智能设计。设计并制备的高性能常温固态储氢材料已完成吸放氢测试，并进入产业化洽谈阶段。此外，优化了含氢废液转化为生物乙醇的资源化模式，实现了环保与能源的协同增效，为生物制氢提供了稳定的原料保障。（3）佐证附件：附件2、4、9-11、14、15、19-21、26-29、32。
    曾获国家科技奖励情况：（1）2024年、陕西高等学校科学技术研究优秀成果、三等奖、高容量固态储氢结构可控构筑及其吸放氢机理研究、2/7； （2）2021年、汉中市自然科学优秀学术论文奖、三等奖、Study on the hydrogen storage performance of graphene (N) - Sc- graphene(N) structure、2/3、2021S26。
  3. 姓名：刘桐
    排名：3
    行政职务：无
    技术职称：讲师
    工作单位：陕西理工大学
    对本项目技术创造性贡献：（1）对第1、2、3项科技创新做出了部分贡献；（2）设计了基于石墨烯的防堵高效海水淡化装置关键器件；参与制氢材料模拟仿真研究，基于第一性原理开展材料基础设计；长期聚焦氢能转换材料结构的可控构筑及其热力学与动力学性能，参与非贵金属制氢催化剂材料方案的开发，优化传统制氢材料设计路径。同时，参与生物医药企业含氢废液资源化转化装置中热能控制部分的设计工作。（3）佐证附件：附件2、4、7、11-13、16、22-24、28、29、33、35。
    曾获国家科技奖励情况：
  4. 姓名：冯荣
    排名：4
    行政职务：副院长
    技术职称：副教授
    工作单位：陕西理工大学
    对本项目技术创造性贡献：（1）对第2、3项科技创新做出了部分贡献；（2）参与了基于石墨烯的高效防堵海水淡化技术验证及优化工作，优化了海水净化装置中三级热量梯级回收系统与自适应流量智能调控技术，将其有效应用于太阳能热泵循环系统调控及自适应流量智能调控系统。参与了人工智能辅助的氢能材料研究工作，重点进行了热力学性能研究。设计了含氢废液-乙醇-氢气装置的热泵循环及制冷系统，为生物制氢提供了稳定的原料保障。（3）佐证附件：附件4-6、11-16、18-27、30、31、34、35。
    曾获国家科技奖励情况：
  5. 姓名：袁宏宽
    排名：5
    行政职务：科技处副处长
    技术职称：教授
    工作单位：西南大学
    对本项目技术创造性贡献：（1）对第2项科技创新做出了创新性贡献；（2）融合高通量计算与第一性原理方法，探索出氢能材料协同研究新范式，成功实现材料的智能设计与系统性理论研究。在此基础上，研发出非贵金属制氢催化剂与高性能常温固态储氢材料，并深入揭示其物性演化规律，阐明核心反应机理。（3）佐证附件：附件11-16、18-28、30-33。
    曾获国家科技奖励情况：2021年，获“重庆英才 创新创业领军人才”，中共重庆市委组织部、重庆市人力资源和社会保障局。
  6. 姓名：张养宏
    排名：6
    行政职务：总经理
    技术职称：工程师
    工作单位：延安宏昌药业有限责任公司
    对本项目技术创造性贡献：（1）对第3项科技创新做出了创造性贡献；（2）主导参与环糊精含氢废液制取生物乙醇及转换制氢生产装置的设计工作，并主导组织实施，成功在企业建成该装置并推动量产。项目期间，全面负责设备运行管理与工艺优化，有效达成环保效益与能源效益的协同提升，同时为生物制氢产业提供了稳定的原料供应保障。（3）佐证附件：附件5、6。
    曾获国家科技奖励情况：
  7. 姓名：刘晔
    排名：7
    行政职务：总经理
    技术职称：高级工程师
    工作单位：陕西赛默新能科技有限公司
    对本项目技术创造性贡献：（1）对第1项科技创新做出了创造性贡献；（2）主导基于石墨烯过滤技术的防堵塞海水制氢系统淡化装置的搭建与验证工作，并成功完成知识产权转化。优化了三级热量梯级回收系统与自适应流量智能调控技术，将其有效应用于太阳能热泵循环系统调控及自适应流量智能调控系统。基于该项目，联合指导了2026届硕士研究生王治国，该生荣获国家奖学金并考取西安交通大学博士研究生。（3）佐证附件：附件7、34、36。
    曾获国家科技奖励情况：
主要完成单位及创新推广贡献：
  1. 单位名称：陕西理工大学
    单位贡献：陕西理工大学作为本项目第一完成单位，牵头承担主要科技创新工作，核心贡献覆盖创新点 1、创新点 2 及创新点 3 的关键部分：一是提出海水制氢用水净化防堵技术，构建融合石墨烯技术与太阳能集热系统的海水淡化装置，研发热量循环利用与精准流量控制技术方案，为海上光/电解水制氢产业化提供稳定的原料来源支撑；二是深入研究氢能材料领域反应机理与计算精度特征，构建 “人工智能+理论计算+实验验证” 协同研究新范式，建立氢能材料智能设计与研发效率提升的评估方法，同时提出融合迁移学习与小样本学习的技术路径，创新双通道研发系统与数据瓶颈突破技术；三是设计并搭建含氢废液转化为生物乙醇制氢的资源化新模式，助力企业实现环保与能源协同增效，为生物制氢提供稳定原料保障。此外，学校在项目实施期间，还发表与本项目相关的SCI 论文26篇，获授权国家发明专利2项、美国发明专利1项。

  2. 单位名称：西南大学
    单位贡献：西南大学作为本项目的第二完成单位，主要负责建立第一性原理DFT计算方法，并对关键物理机制开展深入剖析，完成了制、储、用氢二维纳米材料的结构构建，以及该类材料电子结构、热力学稳定性和反应路径的高精度计算，为机器学习模型提供了高质量训练数据集；深入开展态密度、d带中心、COHP、ELF和Bader电荷等分析，系统阐明了异质结界面电荷重排与轨道杂化对催化活性的调控机制；参与层间静电力能概念的物理定义与数学表达式的推导验证。袁宏宽教授在多篇代表性论文中担任通讯作者，西南大学为21篇SCI论文的第二署名单位，并且在DFT计算资源和高性能计算平台方面为项目提供了有力支撑。

  3. 单位名称：延安宏昌药业有限责任公司
    单位贡献：作为本项目的第三完成单位，延安宏昌药业有限责任公司深度参与了主要科技创新中创新点 3 的核心工作，具体贡献如下：针对生物医药企业环糊精废液处理成本高昂、资源利用率低及环保压力突出的行业痛点，公司通过系统的废液成分分析，精准锁定其淀粉类物质特性，创新性搭建催化原位水解乙醇装置，成功实现废液向生物乙醇的高效资源化转化。在技术突破层面，采用 “AI-理论计算-实验验证” 的协同研发模式加速材料创新，突破传统酶催化剂不可重复使用的技术瓶颈，研发的催化剂使用寿命超10次，反应时间从72小时大幅压缩至24小时，同时产出的乙醇可为制氢工艺提供优质原料。此举不仅帮助企业实现环保效益与能源利用的协同提升，更为生物制氢产业提供了稳定的原料保障。在产业升级与平台建设方面，项目有力推动延安宏昌药业获批 “延安市淀粉类微生物发酵与生物制药创新重点实验室”，并成功认定为 “科技型中小企业”，为区域生物医药产业构建了重要的创新载体与技术高地。

  4. 单位名称：陕西赛默新能科技有限公司
    单位贡献：作为本项目的第四完成单位，陕西赛默新能科技有限公司深度参与了本项目主要科技创新中创新点1的部分工作，实现了该成果的专利转化，并进行了深度优化及应用。将专利技术应用于海水/高盐废水净化高效节能集成系统。海水或高盐废水雾化后接触扩散层，利用其超高导热性提升蒸发效率30%以上，同时通过纳米孔隙拦截污染物结晶，根治传统设备堵塞问题，保障长效运行。太阳能集热装置以倾斜凸镜聚焦技术降低能耗超60%；水蒸气冷凝阶段同步预热盐水（升温20-30℃）并加速冷凝40%；热胀冷缩控制阀回收浓液余热，综合热利用率达85%。研发自适应流量智能调控系统，基于热力学原理驱动膨胀囊体伸缩，通过阀体滑动自动调节进水量。装置产出水质纯度超99.9%，可直接作为制氢原料用于化工废水、高盐废水处理，为沿海制氢基地及工业园区提供高效资源化解决方案。

完成人合作关系说明： 完成人合作关系说明：1
陕西省科技厅成果处