隨著全球能源轉(zhuǎn)型步伐加快，氫能作為一種清潔、多功能的能源載體，正成為助力高排放行業(yè)和交通運(yùn)輸部門脫碳的關(guān)鍵力量。其中，可再生電力驅(qū)動(dòng)的水分解為綠色氫氣生產(chǎn)提供了可持續(xù)的路徑，但受限于析氧反應(yīng)(OER)動(dòng)力學(xué)緩慢且缺乏高效、可擴(kuò)展且耐用的電極，其大規(guī)模應(yīng)用面臨阻礙。 

　　近日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家納米科學(xué)中心趙申龍教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)取得重要突破，開(kāi)發(fā)出用于堿性水電解的可擴(kuò)展金屬有機(jī)骨架(MOF)電極。該電極具有合成簡(jiǎn)便、效率高、工業(yè)適用等特點(diǎn)，為綠色氫能生產(chǎn)帶來(lái)了新希望。

　　研究團(tuán)隊(duì)利用超聲波技術(shù)制備了公斤級(jí)的MOF粉末，并通過(guò)室溫電沉積技術(shù)制備了大面積電極。這些電極集成到堿性電解系統(tǒng)后，能耗低至4.11 kWh Nm ?3 H 2，且可穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)5000小時(shí)。

　　MOF電極的優(yōu)異性能得益于鈰(Ce)摻雜，它能調(diào)節(jié)鈷(Co)活性位點(diǎn)的電子結(jié)構(gòu)，顯著提升OER動(dòng)力學(xué)。同時(shí)，雙金屬CoCe-MOF的晶格畸變和高表面積增強(qiáng)了物質(zhì)傳輸(水/氣體擴(kuò)散)和電解質(zhì)可及性，提高了實(shí)際器件中的催化效率。

　　憑借獨(dú)特結(jié)構(gòu)，這些電極高效制氫成本僅為每公斤2.71美元，降低了成本，在可持續(xù)大規(guī)模應(yīng)用方面展現(xiàn)出巨大潛力。相關(guān)研究成果已發(fā)表在《自然化學(xué)工程》雜志上。

　　該研究為基于MOF的電解技術(shù)重塑能源格局提供了商業(yè)可行的途徑。未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步優(yōu)化合成工藝，確保大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程中的性能一致性，并擴(kuò)展與不同工業(yè)電解系統(tǒng)的兼容性。