【儀表網 研發快訊】氫氣作為清潔高效的二次能源載體，是實現“雙碳”目標的關鍵支撐，大規模綠色制氫技術的突破已成為全球能源轉型的核心需求。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，具備顯著的經濟與資源優勢，被視為未來大規模制氫的理想途徑。然而，海水電解催化劑在實際應用中仍面臨多重瓶頸：海水復雜的離子組成(含高濃度Cl?、Mg2+等)易引發電極腐蝕、催化活性位點中毒及析氯反應的競爭，同時堿性條件下的穩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的產業化推進。因此，設計開發兼具超高雙功能活性、長效穩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瓶頸，對推動綠色氫能產業發展具有重大戰略意義。
近日，西安交大電氣工程學院、電工材料電氣絕緣全國重點實驗室相關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，通過精準電沉積技術將超低負載量釕團簇錨定在Ti3C2Ox納米片表面，形成 “活性位點——導電骨架” 緊密結合的復合結構。此設計讓催化劑兼具出色電催化活性與超強結構穩定性，其優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，兩鍵協同引導界面電荷定向重分布，既優化了反應中間體吸附能力，又加快了析氫、析氧反應動力學。該研究突破了海水電解催化劑活性與穩定性難兼顧的瓶頸，闡明了界面鍵合的調控機制，為復雜電解質環境高效雙功能電催化劑的開發提供了新思路。
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)為題發表于能源領域頂級期刊《納米能源》(Nano Energy，影響因子17.1)。西安交通大學電氣工程學院博士生賈宇斐為論文第一作者，西安交通大學電氣工程學院石建穩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基金、中央高校基本科研業務費、陜西省創新能力支持計劃項目的資助，西安交通大學分析測試中心為該研究提供了表征支持。
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