铂/硼碳氮复合析氢催化剂

氢溢流加速脱附

利用硼碳氮载体促进氢溢流，降低析氢反应能垒，让酸性条件下铂的催化效率与稳定性兼得。

Liu, Fang · Shiqing, Zhang · Shaokai, Ma · Zihang, Cao · 立瑛 · Ma, Yuanhui · 徐学文 · 张军 · 薛彦明 · 唐成春

Chemical Engineering Journal 2025

具体参数

析氢过电位

{'zh': '26', 'en': '26'} mV

Tafel 斜率

{'zh': '24', 'en': '24'} mV dec⁻¹

PEM 电解槽电压

{'zh': '1.67', 'en': '1.67'} V

PEM 电解槽电流密度

{'zh': '0.5', 'en': '0.5'} A cm⁻²

PEM 电解槽稳定运行时间

{'zh': '60', 'en': '60'} h

技术优势

过电位足够低

Pt/BCN 在 10 mA cm⁻² 时过电位仅 26 mV，意味着在更低的电压下就能达到同样电流，电解耗电更少。

快动力学不拖后腿

Tafel 斜率仅 24 mV dec⁻¹，说明电流随过电位增长很快，反应由脱附步骤主导，氢溢流确实加速了 H* 脱附。

装进电解槽也稳

在 PEM 电解槽中，Pt/BCN 可以稳定运行超过 60 小时，电流密度保持不衰减，说明它并非只是三电极体系中的昙花一现。

大电流也顶得住

Pt/BCN 在电解槽中于 1.67 V 达到 0.5 A cm⁻²，接近工业级电流密度，说明它在实际大电流工况下依然高效。

应用场景

• 酸性析氢电催化剂：用 BCN 载体让 Pt 上的氢溢流到载体脱附，不用换贵金属就能在酸性环境里跑出低过电位和高稳定性。
• PEM 电解水制氢：Pt/BCN 在 PEM 电解槽中 1.67 V 就能输出 0.5 A cm⁻²，并稳定 60 小时，可以直接用作阴极催化层。
• 电解水制氢装置：Pt/BCN 作为阴极材料能降低电解水制氢的能耗，让装置在更低电压下达到更高电流密度，提高整体效率。