北理工冯广/黄志琦&北大夏定国AM: 高熵合金纳米阵列电极用于工业级电流密度下超低电压产氢

主要观点总结

本文介绍了北京理工大学与北京大学联合研究团队开发的NiCoMoZnCu高熵合金纳米花阵列（HEANFA）电极，该电极具有优异的析氢反应（HER）和水合肼氧化反应（HzOR）活性。将其应用于水合肼氧化辅助制氢（OHzS）系统时，可在工业级电流密度下实现低电压制氢。通过DFT理论计算揭示了HEANFA的优异性能归因于其丰富的高活性位点以及可优化的反应路径。该研究工作为高效非贵金属催化剂用于工业级电流密度制氢提供了新的思路。

关键观点总结

关键观点1: 研究团队通过原位转化还原法成功制备了NiCoMoZnCu HEANFA电极，具有优异的HER和HzOR性能。

该电极由暴露（111）晶面的二维纳米片组成，呈现单相固溶体结构。在OHzS系统中表现出突破性的性能和巨大的实际应用潜力。

关键观点2: HEANFA电极在OHzS系统中表现出非凡的性能，仅需0.260、0.376和0.646 V的超低工作电压即可实现500、1000和2000 mA cm-2的工业级电流密度，并且具有300个小时的显著稳定性。

与现有技术相比，该电极表现出更低的电压需求和更高的稳定性。

关键观点3: DFT理论计算揭示了HEANFA在HER和HzOR中的丰富高活性位点以及可优化的反应路径，这是其卓越性能的关键。

该研究不仅构建了有效的电极，而且为揭示高熵催化剂在能源相关领域的其他独特催化机制提供了新范例。

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第一作者：李少波，侯钰莹 通讯作者：冯广，黄志琦，夏定国 通讯单位：北京理工大学 & 北京大学 论文DOI：10.1002/adma.202416200 全文速览 开发高效的非贵金属催化剂用于工业级电流密度制氢具有重要意义，特别是在低电压制氢系统中。最近，北理工冯广副教授/黄志琦教授和北大夏定国教授课题组创新性地设计了一种具有可优化反应路径的高熵合金纳米花阵列电极（HEANFA），在工业级电流密度下分别表现出优异的析氢反应（HER）和水合肼氧化反应（HzOR）活性。将HEANFA作为阴阳极电极用于水合肼氧化辅助产氢（OHzS）系统中时，仅需0.003、0.081、0.260、0.376和0.646 V的超低工作电压即可实现10、100、500、1000和2000 mA cm -2 的电流密度，并且具有300 h的优异稳定性，显著优于先前报道的OHzS系统和其他小分子氧化辅助制氢体系。理论计算表明，HEANFA在HER和HzOR中具 ………………………………