寧波材料所等在海水電解制氫大尺寸、高穩定陰極技術方面取得進展

　　通過海上可再生能源進行電解海水制氫被科學家認定為未來獲取“綠氫”能源的重要途徑之一。然而，海上可再生能源（如風能、光伏、潮汐能等）具有波動性強、環境苛刻等特點，加之海水體系含有大量的Cl-以及其他細菌微生物等，需進一步提升電極材料。

　　中國科學院寧波材料技術與工程研究所氫能實驗室針對發展海水電解制氫工業電流密度工況對陰極的高要求，開發了實用、成本低廉、可規模化放大的陰極，在工業電流密度下可以長時間、穩定地進行海水電解制氫。該研究提出了易重復、可放大、易批量生產的浸泡-電沉積法，用于合成尺寸達到10*10 cm2的Cu2S@NiS@Ni/NiMo陰極。復合陰極在堿性模擬海水和堿性海水中，電流密度達到1000 mA cm-2僅需要190mV和250mV的過電位。同時，超疏氣的納米陣列結構加速了氣體產物的脫離，確保大電流工況下活性位點的穩定性。同時，在模擬新能源供電的波動測試中，電極在1500小時的運行中依然可以保持穩定。

　　該團隊為解決海水電解制氫過程中面向工業規模化放大的高性能陰極合成提供了新的合成方法。研究對所合成陰極的性能和成本的評估顯示，該電極具備在工業規模下可持續制氫的潛力。相關研究成果以Scalable Fabrication of Cu2S@NiS@Ni/NiMo Hybrid Cathode for High-Performance Seawater Electrolysis為題，發表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials，DOI：10.1002/adfm.202302263）上。

　　該研究由寧波材料所華東理工大學合作完成。DFT計算得到南京大學先進微結構協同創新中心高性能計算中心支持。研究工作得到國家重點研發計劃、寧波市“甬江引才工程”科技創新/創新團隊、浙江省研發計劃先導項目、寧波市“科技創新2025”重大專項計劃項目、國家自然科學基金、寧波市自然科學基金、浙江省自然科學基金、上海市科學技術委員會、上海市新星計劃、中央高校基本科研業務費專項基金等的支持。

大尺寸、高穩定陰極結構、活性示意圖