我國學者在質子交換膜電解水制綠氫領域取得進展

圖 同步生長策略制備嵌入型酸性電解水催化劑

　　在國家自然科學基金項目（批準號：22279019、22205038、22393911、22273011）等資助下，復旦大學張波、徐一飛、段賽、徐昕合作在電解水制氫研究方面取得重要進展。相關成果以“熟化誘導嵌入形成的超穩定析氧反應電催化劑（Ultrastable supported oxygen evolution electrocatalyst formed by ripening induced embedding）”為題，發表在《科學》（Science）雜志上，文章鏈接https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr3149。

　　綠氫作為一種清潔、可持續的能源，廣泛應用于工業、交通和電力領域。質子交換膜電解水（PEMWE）憑借其高效的水分解能力，已成為綠氫生產的重要技術之一。然而，PEMWE技術的廣泛應用面臨著高效銥催化劑的高成本和稀缺性難題，必須采用負載型催化劑減少銥的用量來解決此問題。由此帶來的催化劑失活問題成為了PEMWE技術進一步推廣的主要障礙。

　　為了解決銥基催化劑在PEMWE中應用的瓶頸問題，復旦大學團隊利用超聲加速熟化的策略制備了穩定且高效的負載型催化劑。研究結果表明該策略可以加速納米載體的自發生長（熟化）過程，克服了單純加熱條件下載體生長過慢的難題，實現了氧化物載體生長和活性金屬成核過程的同步控制。基于該策略研究團隊成功制備了銥納米顆粒嵌入型電解水催化劑，顯著增強了催化劑的穩定性，大幅提升了電解水的催化效率。該催化劑在每平方厘米3安培的電流密度下，質子交換膜電解水電壓僅為1.72伏特，電壓衰減率為每小時1.3微伏，貴金屬總負載量僅為每平方厘米0.4毫克。此成果為PEMWE技術的進一步推廣和綠氫產業化提供了關鍵技術支持。