陆之毅、田子奇等在海水电解制氢大尺寸、高稳定阴极技术方向取得重要进展

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通过海上可再生能源进行电解海水制氢被科学家认定为未来获取“绿氢”能源的重要途径之一，能够为实现“碳达峰碳中和”伟大目标助力。但是，海上可再生能源（如风能、光伏、潮汐能等）具有波动性强、环境苛刻等特点，加之海水体系含有大量的Cl-以及其他细菌微生物等，需进一步提升电极材料。
　　中国科学院宁波材料技术与工程研究所氢能实验室针对发展海水电解制氢工业电流密度工况对阴极的高要求，开发了一种实用、成本低廉、可规模化放大的阴极，在工业电流密度下可以长时间、稳定地进行海水电解制氢。研究提出了一种易重复、可放大、易批量生产的浸泡-电沉积法，用于合成尺寸达到10*10 cm2的Cu2S@NiS@Ni/NiMo阴极。复合阴极在碱性模拟海水和碱性海水中，电流密度达到1000 mA cm-2仅需要190mV和250mV的过电位。同时，超疏气的纳米阵列结构加速了气体产物的脱离，确保大电流工况下活性位点的稳定性。同时，在模拟新能源供电的波动测试中，电极在1500小时的运行中依然可以保持稳定。

大尺寸、高稳定阴极结构、活性示意图

　　研究团队为解决海水电解制氢过程中面向工业规模化放大的高性能阴极合成提供了新的合成方法。通过对其性能和成本的评估，研究结果显示了该电极具备在工业规模下可持续制氢的巨大潜力。该工作以“Scalable Fabrication of Cu2S@NiS@Ni/NiMo Hybrid Cathode for High-Performance Seawater Electrolysis”为题发表在国际知名期刊Advanced Functional Materials上（DOI：10.1002/adfm.202302263）。
　　该研究得到了国家重点研发计划（2021YFA1502200）、宁波市“甬江引才工程”科技创新/创新团队（2021A-036-B）、浙江省研发计划先导项目（2022C01158）、宁波市科技创新2025重大专项计划项目（2022Z205）、国家自然科学基金（22105214）、宁波市自然科学基金（20221JCGY010295）、浙江省自然科学基金项目（LXR22B030001）、上海市科学技术委员会（22ZR1415700）、上海市新星计划项目（20QA1402400）、中央高校基本科研业务费专项基金等的支持。DFT计算由南京大学先进微结构协同创新中心高性能计算中心支持。论文通讯作者为宁波材料所陆之毅研究员、田子奇研究员和华东理工大学戴升教授。
        文章来源：宁波材料所
        陆之毅博士，现为宁波材料工程技术研究所新能源技术所团队人才研究员。2015年毕业于北京化工大学化学工程与技术专业，师从国家杰出青年基金获得者孙晓明教授。2016年-2019年期间在美国斯坦福大学材料科学与工程系从事博士后研究，师从纳米科学专家崔屹教授。陆博士的研究方向主要为气体参与电化学催化剂的合成和性能调控以及电极结构设计。迄今为止，陆之毅博士已经发表SCI论文56篇，h-index为34。其中，以第一作者(含共同一作)或者通讯联系人在Nature Catalysis, Nature Communications, Journal of the American Chemical Society, Accounts of Chemical Research，Advanced Materials等知名杂志发表论文26篇，他引大于2000次。