【AM寧波材料所建所20周年?？刻岣吆Ｋ娊庵茪潢?yáng)極穩(wěn)定性的進(jìn)展
海水電解制氫被認(rèn)為是高效、綠色、可持續(xù)的新技術(shù)，有助于應(yīng)對(duì)人類社會(huì)面臨的能源危機(jī)以及環(huán)境問(wèn)題。為了提高制氫效率，人們?cè)诖呋瘎?電極的活性提升上進(jìn)行了大量的研究，開(kāi)發(fā)了許多高活性的電極。但由于海水中復(fù)雜離子的影響，這些電極往往表現(xiàn)出較低的穩(wěn)定性，尤其是陽(yáng)極。海水中高濃度的鹵素離子和電解過(guò)程中原位生成的鹵化物種會(huì)對(duì)催化劑和基底造成嚴(yán)重腐蝕，從而大大降低陽(yáng)極的穩(wěn)定性，阻礙了陽(yáng)極在實(shí)際工況下的進(jìn)一步應(yīng)用。因此，了解陽(yáng)極的失效機(jī)制并提出提高其穩(wěn)定性的策略至關(guān)重要。
近日，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所電化學(xué)與環(huán)境催化團(tuán)隊(duì)陸之毅研究員、徐雯雯副研究員和張思勰博士基于海水電解制氫長(zhǎng)壽命電極開(kāi)發(fā)方面的長(zhǎng)期研究，受邀在國(guó)際知名期刊Advanced Materials上發(fā)表題為“Progress in Anode Stability Improvement for Seawater Electrolysis to Produce Hydrogen”的綜述文章（Adv. Mater. 2024, DOI: 10.1002/adma.202311322）。
在該綜述中，作者討論了影響催化劑/電極穩(wěn)定性的因素，全面概述了陽(yáng)極失效機(jī)制，包括低選擇性引起的陽(yáng)極不穩(wěn)定、陽(yáng)極基底的腐蝕和物理?yè)p壞（圖1），并總結(jié)了對(duì)應(yīng)的電極設(shè)計(jì)策略，以提高其穩(wěn)定性。作者歸納了幾種提高陽(yáng)極的穩(wěn)定性電解質(zhì)優(yōu)化和電解槽設(shè)計(jì)的策略，提供了幾種快速評(píng)估陽(yáng)極穩(wěn)定性的方法（圖2），以幫助研究人員快速篩選穩(wěn)定的催化劑/電極。最后，作者提出了較為合理的陽(yáng)極設(shè)計(jì)策略，并對(duì)未來(lái)陰極開(kāi)發(fā)研究提出了展望。
上述工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2023YFB4005100）、浙江省研發(fā)計(jì)劃先導(dǎo)項(xiàng)目（2022C01158）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFA1502200）、寧波市“甬江引才工程”科技創(chuàng)新/創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（2021A-036-B）、寧波市科技新2025重大專項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目（2020Z107和2022Z205）、國(guó)家自然科學(xué)基金（22105214）、寧波市自然科學(xué)基金（2022J296）、浙江省自然科學(xué)基金（LXR22B030001）的支持。
圖1 影響陽(yáng)極穩(wěn)定性的三個(gè)主要因素
圖2 電極的評(píng)價(jià)方法
（氫能實(shí)驗(yàn)室 張思勰）