非贵过渡金属基电解水催化剂的研究进展及工程应用前景

摘要

利用可再生电能分解水制取氢气是理想的绿色制氢方式，是氢能技术发展的基础，可有效缓解能源消耗对环境的污染，推动我国碳达峰碳中和目标的实现.然而，电解水制氢过程需要消耗大量电能，且受到高昂的催化剂成本的限制，电解水制氢技术的规模化、可持续发展存在阻力.因此，设计制备低成本、高性能的过渡金属基催化剂，以及选择热力学上更易发生的氧化反应替代高能垒的析氧反应，是提高制氢效率的主要策略.本文系统地总结了非贵过渡金属基催化剂在电解水制氢中的应用，以及阳极替代反应在降低制氢能耗方面的最新研究进展.此外，针对降低电解水制氢技术能耗，推进大规模、绿色节能的工业电解水制氢发展面临的挑战和新的机遇进行了展望.

关键词

电催化分解水 / 析氢反应 / 析氧反应 / 非贵过渡金属基电催化剂 / 阳极替代反应

基金资助

国家自然科学基金资助项目（52271197）