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大电流密度电解水制氢自支撑催化电极的研究进展: 2025年; 开发和设计具有高活性和耐久性的催化电极对于电解水制氢技术的发展具有重要作用。自支撑催化电极作为一种优异的电极备受关注。文章以满足大电流密度(500 mA/cm^(2))电解水制氢自支撑催化电极的研究为目标,阐述了构建晶格缺陷,掺杂异质杂原子,构建异质结界面以及“超疏气”微纳米结构等几种不同策略在析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的近期研究进展。最后,从优化导电基底,加深理论计算,制备高耐久性和宽pH应用范围的催化电极方面,提出了电解水催化电极未来发展的方向与挑战,以期对高性能和稳定型的HER/OER催化电极的设计提供指导。; 何小波赵艳玲银凤翔李国儒; 关键词：制氢催化大电流密度

一种大电流密度电解水制氢催化剂的制备方法: 本发明公开了一种大电流密度电解水制氢催化剂的制备方法，包括按比例进行原料称取；混合后加入第一溶剂，并搅拌使其充分溶解，获得前驱体溶液；将泡沫基底浸入前驱体溶液中进行水热反应，得到负载前驱体纳米阵列的泡沫基底；反应完成后自...; 杨晓帆夏友付刘婷婷葛跃

贝壳状Ni_(3)S_(2)/NiMoP_(2)异质结构电催化剂高效大电流密度电解水/尿素复合系统: 2025年; 水-尿素电解是实现氨氮废水脱氮及高效绿色产氢的有效途径之一,但该技术面临的关键难题是缺乏高活性和大电流耐久性的双功能电催化剂。本研究采用水热耦合气相磷化法,在泡沫镍(NF)上合成了一种贝壳状Ni_(3)S_(2)/NiMoP_(2)异质结构催化剂,得益于其片状层叠的非均相纳米结构、丰富的氧空位和高效的电子传质,该电催化剂在析氢反应(HER)和尿素氧化反应(UOR)中表现出优异的活性,产生1000 mA/cm^(2)的大电流密度分别仅需−0.205和1.423 V(vs.RHE)的超低电位。双功能Ni_(3)S_(2)/NiMoP_(2)催化剂组装的水-尿素系统的电解活性得到显著提升,仅需要1.580 V的槽压来驱动500 mA/cm^(2)电流密度实现HER和UOR,比全水解系统的电压低159 mV。此外,它在高电流条件下表现出优异的耐久性,可以连续稳定运行长达100 h。; 王佳奕庆绍军童希立项婷张坤徐良骥; 关键词：电催化剂制氢

钴基催化剂的构筑及其大电流密度电解水: 随着近现代社会工业化节奏加快,化石能源不断被大规模发掘和燃烧,全球逐渐陷入严峻的能源危机和环境问题。人类亟待充分利用可再生能源并寻求新型清洁能源以实现能源形式多元化。自然及地缘因素赋予了可再生能源不确定性,使其无法被充分...; 刘文倩; 关键词：大电流密度合金化

面向大电流密度电解水的碳基催化剂研究进展被引量：1: 2024年; 电解水体系可以在温和条件下制备氢气。得益于高比表面积、高电子传输性和原料丰富等优点,碳基电催化剂备受关注。商业用电解水装置需要在较低过电位下实现较大交换电流,进而实现氢气的持续快速生产。然而当前实验室研究的重心大多放在小电流服役工况,对于大电流工况下的系列问题关注较少。研究表明,电解水体系在不同电流密度下表现出的问题差异较大,其影响因素包括气泡、电催化剂局域微环境和电极稳定性等。本综述,首先对碳基电解水催化剂的发展现状进行了总结,大电流模式下暴露出的问题与挑战进行了讨论,并提出可能有效的解决方法,以实现能满足大电流密度要求的高活性高稳定性碳基电催化剂的研发。; 陈玉祥赵秀辉董鹏张英杰邹雨芹王双印; 关键词：电解水气泡大电流密度解耦

大电流密度下高性能析氢电催化剂研究进展被引量：2: 2024年; H_(2)作为一种清洁能源,被认为是缓解能源危机和减少环境污染最有前景的替代能源之一。利用可再生能源电解水制氢是生产绿氢的重要方法,但是工业电解水制氢大多存在运行电流密度低、能耗高等难题。提高电流密度是提高产氢速率最直接的方式,但是在未对电催化剂进行优化的情况下,提高电流密度会造成电耗的增加,因此亟需开发出在大电流密度下低过电位的高性能析氢反应(以下简称“HER”)电催化剂。首先介绍了在酸性和碱性介质中的HER反应机理:Volmer-Heyrovsky和Volmer-Tafel,提出了在大电流密度下高性能HER电催化剂需满足的要求;然后从单原子催化剂、合金催化剂和异质结构催化剂等角度出发,阐述了近年来国内外贵金属、非贵金属HER电催化剂的研究进展;最后对HER电催化剂未来发展所面临的挑战和机遇进行了分析。; 张奇郑东前刘馨璐杨勇梁欣董珊珊; 关键词：电催化剂析氢反应大电流密度

Ru基催化剂的构筑及其大电流密度电解水制氢性能研究: 氢气（H2）作为可再生的高能量密度载体被视作应对能源危机的理想物质。在众多制氢方法中电解水技术具有广泛的应用前景,此技术由阴极析氢反应（HER）和阳极析氧反应（OER）组成,但这两个半反应具有较高的能垒,使得实际电解需要...; 马文广; 关键词：钌基催化剂大电流密度电解水

构筑非晶/晶体NiFe-MOF@NiS异质结构催化剂增强大电流密度下水/海水氧化: 2024年; 电化学水分解作为一种生产高纯度氢气的绿色技术,虽然前景广阔,但阳极析氧反应(OER)动力学缓慢,严重制约了其能量转换效率.目前,电化学水分解系统主要以淡水作为原料.然而,大规模使用淡水进行分解无疑会给淡水资源带来沉重负担.相比之下,占水资源总量96%以上的海水,因其丰富的储量,成为替代淡水的理想选择.然而,由于海水中含有大量的氯离子,会引发与OER的竞争性氯析出反应(ClER)形成次氯酸盐(ClO^(–)),导致活性位点失活,严重降低催化剂的活性和稳定性.因此,如何在利用海水进行电化学水分解的同时,有效抑制ClER的发生,是当前亟待解决的科学问题.在最新催化剂研究中,金属有机框架(MOF)凭借其高孔隙率、大比表面积和分散的活性位点,在电化学水分解中展现出良好的性能.然而,MOF的电子导电性和OER反应能垒受限于氧原子p轨道与金属原子d轨道间的电子云重叠.因此,设计MOF活性位点的电子结构,促进自发电子转移,对于提升导电性和OER效率至关重要.界面工程能优化MOF活性位点的电子结构,增强局部电荷再分配,从而提高OER活性.为满足工业高电流密度需求,构建富含缺陷的异质结构是关键,其能暴露更多OER活性位点,优化质量传递,缩短电子迁移路径.结合高导电、可调电子结构的NiS晶体相,构建MOF非晶/NiS晶体异质界面,可调控电子结构并加速电荷转移.目前,关于MOF基非晶/晶异质界面催化剂用于海水氧化的报道尚少,这一方向具有巨大潜力.本文通过两步法耦合策略,成功在泡沫镍基底上制备了NiFe-MOF@NiS异质结构催化剂.首先,利用硫温和改性腐蚀方法在泡沫镍基体生长晶相NiS纳米片;随后,通过电沉积处理在NiS表面生长非晶相NiFe-MOF纳米颗粒.理论计算结果表明,NiFe-MOF和NiS之间的电子相互作用可以加速电荷转移,有效调节金属位点的d带中心,从而优化含氧中�; 侯现飚于辰倪腾嘉张树聪周健代水星初蕾黄明华; 关键词：电催化大电流密度

异质结构Ni_(2)P/CoP/FeP_(4)纳米线网络催化剂的原位表面重构实现大电流密度下全水分解: 2024年; 利用可再生能源发电,并通过低温电解水技术生产氢气,被认为是一种环保且可持续的制氢途径,是未来氢能发展的重要方向之一.采用该方法生产的氢气因其环保特性而被称为“绿氢”.然而,目前绿氢高昂的生产成本限制了电解水制氢技术的大规模应用.因此,开发先进的非贵金属催化剂和电催化体系以降低电解水制氢成本具有重要意义.界面工程是一种提升非贵金属催化剂电解水性能的有效策略,但目前对其催化活性位点的识别及活性提升机制的研究仍然不足.本文采用简单的水热及低温磷化法制备了具有丰富异质界面的Ni_(2)P/CoP/FeP_(4)/IF催化剂,并研究了其在电解水过程中的催化活性位点及这些位点在提升催化能力方面的协同作用.采用扫描电镜(SEM)证明了Ni_(2)P/CoP/FeP_(4)/IF催化剂呈现纳米线网络结构,这种结构不仅有利于增加催化剂的电化学活性位点和加速反应动力学,而且促进了连续产生的气泡从活性位点逃逸,从而提高了催化剂的机械稳定性.电化学研究结果表明,所制备Ni_(2)P/CoP/FeP_(4)/IF催化剂在1.0 mol L^(‒1)KOH溶液中表现出较好的析氧反应(OER)和析氢反应(HER)活性,分别仅需218和127 mV的过电位,即可达到100 mA cm^(‒2)的电流密度.将Ni_(2)P/CoP/FeP_(4)/IF分别作为阴极和阳极构建双电极电解槽,该装置产生100和500 mA cm^(‒2)的电流密度分别仅需1.68和2.05 V的电压,这一性能优于大多数已报道的自支撑过渡金属磷化物催化剂.多步计时电位测试结果进一步证实了Ni_(2)P/CoP/FeP_(4)/IF作为阳极和阴极材料在水分解过程中具有较好的长期耐久性.X射线光电子能谱和差分电荷分析表明,电子从富电子的FeP_(4)向缺电子的Ni_(2)P和CoP转移,这促使Ni_(2)P和CoP上的电子积累和FeP_(4)上的空穴积累,有利于优化反应中间体的吸附和脱附自由能,提升OER和HER催化性能.结合X射线衍射、扫描电�; 赵婷巩兵兵许贯诚姜佳慧张丽; 关键词：磷化物大电流密度

镍基异质结构催化剂的构建及其大电流密度电解水性能研究: 氢能具备清洁和高能量密度等优势,因此被视为替代化石能源、实现“碳达峰”和“碳中和”的重要选择之一。电解水（EOWS）制氢具备便捷、无污染等优点,是可持续发展的理想制氢技术。然而,电解水需要高效稳定的催化剂以降低大电流密度...; 李叶; 关键词：镍基催化剂大电流电解水析氢反应

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