研究人員開發(fā)出一種用于綠氫生產(chǎn)的低成本催化劑，在析氧反應(yīng)中性能僅落后于釕基基準(zhǔn)材料50毫伏，為替代稀缺昂貴的貴金屬催化劑提供了潛在方案。

該團隊以Ti?C?T? MXene二維導(dǎo)電材料為支架，通過化學(xué)氣相沉積在其表面直接生長碳納米纖維，并在纖維形成氧化鐵或氧化鎳顆粒，制得FeO-CNF@MX和NiO-CNF@MX兩種催化材料。顯微鏡與光譜分析證實，碳納米纖維成功覆蓋MXene片層且未破壞其層狀結(jié)構(gòu)；其中鎳基復(fù)合材料形成的碳結(jié)構(gòu)石墨化程度更高、缺陷更少。

在堿性水電解液測試中，鎳基催化劑達到10毫安/平方厘米電流密度所需的析氫過電位為490毫伏，鐵基為520毫伏，均優(yōu)于無MXene支撐的同類材料。析氧反應(yīng)方面，鎳基催化劑僅需300毫伏，鐵基為360毫伏，而行業(yè)基準(zhǔn)的氧化釕需250毫伏，鎳基材料僅落后50毫伏。鎳基復(fù)合材料的電荷轉(zhuǎn)移阻力略低，電子傳輸更高效。

研究團隊將相同催化劑應(yīng)用于完整水電解池組裝測試。鐵基材料初始性能更強，在2.2伏電壓下即可達到目標(biāo)電流密度，有助于穩(wěn)定產(chǎn)氧過程中的反應(yīng)中間體；鎳基材料則需2.7伏。兩款原型電解槽在24小時穩(wěn)定性測試中表現(xiàn)良好，電池電壓僅上升0.2至0.3伏，其中鎳基催化劑隨時間推移的性能衰減略小。

盡管新材料在析氫階段尚未完全匹敵僅需約70毫伏的鉑基催化劑，但研究指出該工藝提供了一種簡單且可擴展的路徑，可利用豐富廉價的原料構(gòu)建高效電催化劑。相關(guān)成果已發(fā)表于《ACS Applied Nano Materials》。

資料來源：Interesting Engineering；原文發(fā)布日期：2026-10-27。本文為資料編譯。