近日，我院纪仁杰教授团队在电解水制氢电极制备方面取得重要进展，相关研究成果《一种用于高效电解水的具有高表面传质效率的镍基枝晶形电极基体》（A nickel-based dendritic electrode matrix with high surface efficiency mass transfer for highly efficient overall water splitting）发表在《Journal of Cleaner Production》。《Journal of Cleaner Production》（中科院一区Top，IF：9.7）是绿色能源开发与使用，生产过程绿色可持续发展领域的国际顶级期刊。纪仁杰教授与博士研究生王立鑫为论文共同第一作者及通讯作者，中国石油大学（华东）为第一署名单位和唯一通讯单位。该研究得到装备预研教育部创新基金和“泰山学者”青年专家计划等项目的资助。
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作为一种绿色能源的生产方式，电解水制氢制备效率高，氢气纯度高，且制备过程无碳排放。但商用电解水电极基体表面无序的结构阻碍了气体从电极表面脱附，限制了电极表面与液体的接触，使电极催化性能下降，表面的缓慢传质，成为高电流密度下电解水电化学动力学的制约因素。因此，开发一种表面传质迅速的电极基体势在必行。
镍基枝晶型电极基体的制备及催化原理
针对上述问题，本文开发出的镍基枝晶型电极基体（NDEM）的表面结构，能够有效加快电极表面传质作用，有效促进电解水反应的发生。负载催化剂后，NDEM达到100mA/cm2的电流密度所需的电压为1.982V，优于商用的泡沫金属电极基体（NF）的2.105V；相同电解条件下，氢气产量相较于NF提升45%。
NDEM与NF全电解水性能的比较:(a)反应电流与电压关系;(b) 2.5V电解电压下氢气产率随时间变化
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.142631
