【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】氫氣作為清潔高效的二次能源載體，是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵支撐，大規(guī)模綠色制氫技術(shù)的突破已成為全球能源轉(zhuǎn)型的核心需求。海水作為地球上最豐富的水資源，直接利用海水進行電解制氫無需依賴寶貴的淡水資源，避免了能耗高昂的脫鹽過程，具備顯著的經(jīng)濟與資源優(yōu)勢，被視為未來大規(guī)模制氫的理想途徑。然而，海水電解催化劑在實際應(yīng)用中仍面臨多重瓶頸：海水復(fù)雜的離子組成(含高濃度Cl?、Mg2+等)易引發(fā)電極腐蝕、催化活性位點中毒及析氯反應(yīng)的競爭，同時堿性條件下的穩(wěn)定性與雙功能催化效率難以兼顧，嚴重制約了海水電解制氫技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推進。因此，設(shè)計開發(fā)兼具超高雙功能活性、長效穩(wěn)定性與抗腐蝕性能的電催化劑，解決海水電解中的核心技術(shù)瓶頸，對推動綠色氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。
近日，西安交大電氣工程學(xué)院、電工材料電氣絕緣全國重點實驗室相關(guān)科研團隊成功研制出 Ru/Ti3C2Ox@NF 海水電解雙功能電催化劑。該催化劑以泡沫鎳為基底，通過精準(zhǔn)電沉積技術(shù)將超低負載量釕團簇錨定在Ti3C2Ox納米片表面，形成 “活性位點——導(dǎo)電骨架” 緊密結(jié)合的復(fù)合結(jié)構(gòu)。此設(shè)計讓催化劑兼具出色電催化活性與超強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，其優(yōu)異性能源于獨特的界面鍵合作用：Ti3C2Ox的氧、碳端基分別與釕團簇形成 Ru–O–Ti 和 Ru–C–Ti 鍵，兩鍵協(xié)同引導(dǎo)界面電荷定向重分布，既優(yōu)化了反應(yīng)中間體吸附能力，又加快了析氫、析氧反應(yīng)動力學(xué)。該研究突破了海水電解催化劑活性與穩(wěn)定性難兼顧的瓶頸，闡明了界面鍵合的調(diào)控機制，為復(fù)雜電解質(zhì)環(huán)境高效雙功能電催化劑的開發(fā)提供了新思路。
該研究成果以《超低釕負載Ti3C2Ox電催化劑中的Ru–O–Ti/–C–Ti鍵工程用于高效雙功能堿性海水電解》(Ru–O–Ti/–C–Ti bond engineering in ultra-low Ru-loaded Ti3C2Ox electrocatalyst for efficient bifunctional alkaline seawater splitting)為題發(fā)表于能源領(lǐng)域頂級期刊《納米能源》(Nano Energy，影響因子17.1)。西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院博士生賈宇斐為論文第一作者，西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院石建穩(wěn)教授為論文通訊作者，電工材料電氣絕緣全國重點實驗室為論文唯一完成單位。該項研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費、陜西省創(chuàng)新能力支持計劃項目的資助，西安交通大學(xué)分析測試中心為該研究提供了表征支持。
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