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在中国科学院上海硅酸盐所的实验室里，研究人员正在碱性电解液中实现可持续的绿色制氢。“我们正在进行阴离子交换膜电解水制氢，它拥有如此高活性、高稳定性是因为我们使用了一种全新的超结构复合催化剂。相比传统催化剂，它在大电流下具有低能耗、长寿命等优势。”科研助理戴姚介绍说。

稳定、非贵金属催化剂对于大规模碱性水电解至关重要。中国科学院上海硅酸盐所研究员严雅表示：“传统的催化剂在大电流下会溶解腐蚀，就好比我们在搭建乐高模块时，要是其中一个小模块因为变形而散架，就会导致整个积木结构坍塌。为了解决这个问题，我们创新性提出了一种‘接枝超结构’复合催化材料。”

这种“接枝超结构”材料，灵感来源于植物嫁接技术。由于其形貌酷似“花瓣状”，由金属有机骨架与多金属氧酸盐自组装而成，从而提高了其稳定性。“我们把活性物质、活性催化位点‘接枝’在高电子传输特性多金属氧酸盐基底上，从而实现高效催化。”严雅说。

目前，采用该催化剂的阴离子交换膜水电解槽在室温下，以2安/平方厘米的电流密度已稳定运行5140小时。

超结构示意图

走通“接枝超结构”催化剂材料研发的“最后一公里”后，研究团队将对大规模碱性水电解展开深入研究，加速科研成果转化落地，实现其在工业领域的规模化应用。

严雅透露，基于此种高性能催化剂，团队目前已在阴离子交换膜电解制氢技术开发方面取得初步成果，相关中试研发正在推进中。未来，该催化剂因其具有的耐腐蚀特性，将进一步在碱性海水制氢以及天然海水制氢技术中得到推广和发展。

撰稿：李华成

摄像：黄佳星

编辑：袁悦