我国学者在质子交换膜电解水制绿氢领域取得进展
2025/06/03
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图 同步生长策略制备嵌入型酸性电解水催化剂
在国家自然科学基金项目（批准号：22279019、22205038、22393911、22273011）等资助下，复旦大学张波、徐一飞、段赛、徐昕合作在电解水制氢研究方面取得重要进展。相关成果以“熟化诱导嵌入形成的超稳定析氧反应电催化剂（Ultrastable supported oxygen evolution electrocatalyst formed by ripening induced embedding）”为题，发表在《科学》（Science）杂志上，文章链接https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr3149。
绿氢作为一种清洁、可持续的能源，广泛应用于工业、交通和电力领域。质子交换膜电解水（PEMWE）凭借其高效的水分解能力，已成为绿氢生产的重要技术之一。然而，PEMWE技术的广泛应用面临着高效铱催化剂的高成本和稀缺性难题，必须采用负载型催化剂减少铱的用量来解决此问题。由此带来的催化剂失活问题成为了PEMWE技术进一步推广的主要障碍。
为了解决铱基催化剂在PEMWE中应用的瓶颈问题，复旦大学团队利用超声加速熟化的策略制备了稳定且高效的负载型催化剂。研究结果表明该策略可以加速纳米载体的自发生长（熟化）过程，克服了单纯加热条件下载体生长过慢的难题，实现了氧化物载体生长和活性金属成核过程的同步控制。基于该策略研究团队成功制备了铱纳米颗粒嵌入型电解水催化剂，显著增强了催化剂的稳定性，大幅提升了电解水的催化效率。该催化剂在每平方厘米3安培的电流密度下，质子交换膜电解水电压仅为1.72伏特，电压衰减率为每小时1.3微伏，贵金属总负载量仅为每平方厘米0.4毫克。此成果为PEMWE技术的进一步推广和绿氢产业化提供了关键技术支持。
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