异质曲率碳纳米反应器

析氢过电位低至 9.2 mV

通过连续异质曲率增强单原子钌位点的局部电场，显著加速析氢反应动力学。

Wang, Hang · 许瀚 · Fei, Yang · 卿彦 · 储富祥 · 吴义强 · 叶生 · 熊福全

Advanced Materials 2026

具体参数

析氢过电位

{'zh': '9.2', 'en': '9.2'} mV

质量活性

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

H⁺浓度提升倍数

{'zh': '2.1', 'en': '2.1'}

H₂O 传输速率提升倍数

{'zh': '1.7', 'en': '1.7'}

技术优势

过电位极低

在 10 mA cm⁻² 下仅需 9.2 mV 过电位，优于所有已知碳基和钌基电催化剂。

质量活性远超 Pt/C

质量活性约为商业 Pt/C 的 60 倍，替代贵金属催化剂极具潜力。

加速反应传质

H⁺浓度和 H₂O 传输速率分别比均一曲率结构提升约 2.1 倍和 1.7 倍，保障了快速反应动力学。

动力学快，能垒低

中间体转化动力学迅速，能量势垒极低，有利于高效析氢。

应用场景

• 电解水制氢：替代贵金属催化剂，降低电解水制氢的过电位和成本。
• 电催化析氢：提供高性能、低成本的析氢电催化剂，加速反应动力学。
• 氢能技术：提升绿氢制备效率，推动氢能技术规模化应用。