清华大学,Nature nanotechnology!
纳米人
2026-05-10 17:53
文章摘要
当前工业海水电解面临催化活性与长期稳定性难以兼得的挑战,主要源于活性位点溶解、催化层相分离及机械脱附等问题。本研究开发了一种低温合成的14元高熵氧化物亚纳米线整体式电催化剂,直径约1.2纳米,无需粘结剂即可与基底强粘附,粘附强度约为商用Nafion的982倍。在碱性淡水及海水中,10 mA cm⁻²下的过电位分别为129 mV和153 mV;1000 mA cm⁻²下可稳定运行超4700和4400小时,电压衰减率极低。组装的阴离子交换膜海水电解槽在80°C下达3000 mA cm⁻²,氢气成本低至每加仑当量0.82美元。理论分析揭示Cr–O–Cu双金属中心在晶格氧机制中实现了活化与稳定化的最佳平衡,高熵构型提供了额外催化稳定性。该催化剂通过结构柔性与多元素协同,同时解决了化学与机械失效问题,为工业级绿色制氢提供了新路径。
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