电解水制氢用钢基催化剂研究进展

摘要

在双碳目标和能源转型的背景下，氢能作为具有高能量密度的可再生清洁能源受到了重点关注.在众多制氢方法中，基于可再生能源的水电解制氢具有无碳排放和可储存过剩电能的优势，是未来氢能发展研究的重点方向.水电解是在直流电作用下，将水分解为氢气和氧气，理论分解电压为1.23 V.但在实际电解过程中，电极需要提供超过理论电势的电势差才能使反应进行，因此电解水催化剂的选择直接关系到电解效率与制氢成本.相比于贵金属催化剂，钢基催化剂具有原料成本较低、储量丰富，稳定性好的优势，而且经过表面改性处理后其催化性能有明显提升，并与电解装置具有良好的适配性.因此设计和制备低成本、高性能钢基催化剂有利于电解水的大规模工业化应用.本文首先介绍了电解水催化剂在析氧反应（OER）和析氢反应（HER）中的催化机理，然后总结了钢基材料作为电解水催化剂的研究现状，阐述了具备单一或双功能钢基催化剂在构建完整电解系统中的应用情况，最后提出了钢基电解水制氢催化剂未来的研究趋势和发展方向.本文可为钢基电催化材料的设计和未来实际应用提供参考.

关键词

电解水制氢 / 钢基材料 / 催化剂 / 析氧反应 / 析氢反应

基金资助

中国宝武低碳冶金创新基金资助项目(BWLCF202302); 国家自然科学基金资助项目（52222408）; 山西省应用基础研究计划面上项目（202303021221036）