近日，中国科学院年夜连化学物理研究所研究员章福祥团队于非贵金属基质料高效不变分化水制氢研究中取患上新进展。团队基在电催化机械不变性、质料布局不变性、电催化不变性等方面的通盘思量，提出了 一体化设计 的电极设计合成新思绪，开发出可于工业级年夜电流密度下不变运行跨越100三木SEO-0小时的非贵金属磷化钴基阳极催化剂，为低成本、年夜范围电解水制绿氢提供了新思绪。相干结果发表于《能源化学》上。

催化 剂运行超1000小时示用意，年夜连化物所供图 电解水制氢是使用可再生能源（如太阳能、风能）出产绿氢的焦点技能，对于在构建将来清洁能源系统、实现 双碳 方针具备主要意义。然而，电解水历程中的阳极析氧反映动力学缓慢，是整个历程的瓶颈，凡是需要依靠昂贵罕见的贵金属催化剂。开发廉价、高效且不变的非贵金属催化剂是该范畴亟待霸占的要害难题。只管过渡金属磷化物等非贵金属催化剂揭示出替换潜力，但它们于工业出产所要求的年夜电流密度下，遍及存于活性衰减快、易从电极上剥落等不变性问题，难以满意贸易化运用的要求。 于本事情中，团队从催化剂的物理不变性及化学不变性出发，体系性地提出了一体化设计计谋，将影响催化剂机能的多个要害参数 从宏不雅的电极布局到微不雅的原子排布，举行协同优化，终极多管齐下，解决了电解水催化剂过电位高，年夜电流运行前提下轻易脱落、掉活等不变性低的难题。

为从底子上解决催化剂于猛烈析氧历程中物理剥落的问题，研究团队采用了准原位生长要领，将催化剂粉末与导电基底一同置在反映釜中，经由过程溶剂热处置惩罚，使催化剂于基底外貌 生根抽芽 ，形成安稳的联合，加强了电极的机械不变性。于催化剂的微不雅布局设计上，团队修筑了具备二维纳米片形态的磷化钴（CoP），为反映提供了年夜量的活性位点，同时构建了高效的电子传输高速通道，确保了电流可以或许顺畅地于催化剂表里畅通，防止了因电荷拥挤而致使的局部过热及布局毁坏。进一步，团队于原子标准上切确调控磷化历程，形成为了CoP及Co?P两种晶相共存的多晶异质布局，并于此中引入了微量的硫原子举行掺杂改性。异质界面的形成与硫原子的引入有用调治了钴活性中央的电子云漫衍，优化了其与反映中间体的联合能，从而晋升了催化剂的本征活性。

患上益在上述一体化的协同设计，团队制备的Co?P-HS阳极催化剂揭示出高不变性，于500 mA cm?2的工业级电流密度下，持续不变运行跨越1000小时，且机能无较着衰减。团队将该阳极与便宜的镍钼氧化物阴极组装玉成电解池，并与贸易太阳能电池集成，构建了光伏-电解水一体化器件。该器件实现了27.10%的太阳能到氢能转化效率，并不变运行跨越500小时，展示了其于将来可再生能源制氢范畴的运用潜力。

该研究提出的一体化设计理念，体系整合了从宏不雅到微不雅的多标准优化计谋，为开发面向工业运用的高效不变电催化剂提供了新思绪。

相干论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jechem.2025.03.021

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