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我科研團(tuán)隊(duì)在水電解制氫電催化領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展

來源：科技日報(bào) 時(shí)間：2025-01-08 17:27

　　1月7日，記者從哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）獲悉，該校前沿學(xué)部理學(xué)院副教授陶有堃團(tuán)隊(duì)在質(zhì)子交換膜水電解制氫（PEMWE）陽極電催化領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，通過引入鎢-氧橋聯(lián)，解決了銥鎳氧電催化劑重構(gòu)的活性-穩(wěn)定性難題。相關(guān)研究成果于近日發(fā)表在《自然·通訊》上。

　　質(zhì)子膜水電解制氫具有環(huán)境友好、電流密度高、響應(yīng)快、耐波動(dòng)等優(yōu)勢，適合與風(fēng)/光等波動(dòng)性可再生能源直接耦合，是未來綠氫生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　該研究基于雙重調(diào)控策略，通過在銥鎳氧電催化劑中引入橋聯(lián)銥-氧-鎢橋聯(lián)基團(tuán)，實(shí)現(xiàn)對催化劑表面重構(gòu)以及析氧反應(yīng)路徑的調(diào)控優(yōu)化。

　　在研究中，針對氧化鎢與氧化銥難溶性問題，科研團(tuán)隊(duì)采用鎳輔助銥鎢電沉積脫合金方法，實(shí)現(xiàn)對納米氧化銥原子尺度均勻鎢-氧摻雜。

　　同時(shí)，通過原位分析結(jié)合理論計(jì)算，科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)銥-氧-鎢橋聯(lián)以雙位點(diǎn)協(xié)同機(jī)制高效催化析氧反應(yīng)，可有效抑制晶格氧參與，并可對重構(gòu)過程中過渡金屬刻蝕及反應(yīng)過程中過氧化導(dǎo)致的銥位點(diǎn)氧化態(tài)升高進(jìn)行電荷補(bǔ)償，從而增強(qiáng)了催化劑穩(wěn)定性。

　　此外，橋聯(lián)氧作為質(zhì)子受體可有效促進(jìn)質(zhì)子轉(zhuǎn)移，解除在酸性電解質(zhì)中質(zhì)子濃度過高導(dǎo)致的關(guān)鍵中間體質(zhì)子化脫除限制，進(jìn)一步提升析氧反應(yīng)活性。

　　據(jù)悉，該研究實(shí)現(xiàn)重構(gòu)氧化銥基催化劑電化學(xué)性能與穩(wěn)定性雙重提升，并可對酸性電解低成本高性能析氧催化劑的進(jìn)一步設(shè)計(jì)提供借鑒。（羅云鵬 李曉慧）

　　責(zé)任編輯：沈馨蕊