Pt/TiAl纳米锥析氢电催化剂

传质提速16倍

高曲率铂纳米锥与三维多孔TiAl骨架集成,利用尖端增强电场大幅提升反应物供给,突破析氢过程的传质瓶颈。

Chen, Teng · Ma, Jun · Chenjia, Liang · Xu, Xin · Hu, Jianqiang · 陈捷 · 丁维平

Advanced Materials 2025

参数信息

质量活性
17.2 mA cm⁻² Pt
转换频率
42.9 atom⁻¹ s⁻¹
电解槽电流密度
1.0 A cm⁻²
电解槽电压
1.88 V
电压衰减速率
137 µV h⁻¹
H₃O⁺浓度增强倍数
1.6
H₃O⁺扩散系数提升倍数
16.7
稳定运行时间
800 h

技术优势

传质不再是瓶颈

高曲率铂纳米锥产生的局域强电场会把H₃O⁺“拉”到催化剂表面,使其局部浓度比体相电解液高1.6倍;同时3D TiAl骨架中的H₃O⁺扩散系数比商业碳载体高16.7倍以上,反应物供给效率大幅提升。

工业电流密度下电压低

在质子交换膜电解槽中,阴极采用该催化剂时,60 °C下仅需1.88 V的槽压就能达到1.0 A cm⁻²的工业级电流密度,对应较低的单位氢耗。

长跑800小时不衰减

在1.0 A cm⁻²条件下连续运行至少800小时,电压衰减速率仅为137 µV h⁻¹,比许多已报道的电解槽催化剂都要慢,意味着维护成本更低。

应用场景