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14
2026
-
05
Nature子刊：颠覆传统电极架构：一体化NiFe多孔层让AEMWE性能飙升
作者：
研究背景
在碳中和目标的推动下，绿色氢能成为能源转型的关键一环。阴离子交换膜水电解（AEMWE） 因其无需使用贵金属催化剂、可采用低成本材料且结构紧凑等优势，被视为具潜力的规模化绿氢生产技术。然而，AEMWE的产业化进程长期受限于电极结构的设计瓶颈。目前广泛采用的粉末型催化剂通常需要涂覆在独立的多孔传输层（PTL）上，形成“催化剂层+传输层”的复合结构。这种传统构型存在三大痛点：
界面电阻高：催化剂层与PTL之间的物理接触不理想，阻碍电荷高效传输；
稳定性差：两层之间附着力弱，长期运行中催化剂易脱落，导致性能衰减；
传质受限：离散的催化剂层在大电流密度下难以实现均匀的离子和气体输运。
这些问题使得现有非贵金属电极难以同时满足高性能、长寿命和可规模化制备的工业需求。针对上述挑战，研究团队跳出传统“分体式”电极设计思路，提出了一种一体化集成策略，将催化功能与多孔传输功能融合于单一结构中，为AEMWE阳极材料的发展开辟了新路径。
本文摘要
阴离子交换膜水电解（AEMWE）是一项用于成本效益制氢的新兴技术，但其实际应用受到低效电极架构的限制，这些架构存在质量传输差、组装电池内界面接触不足以及可靠性不佳等问题。本文展示了一种高性能且耐久的析氧反应（OER）电极——镍铁基功能化多孔传输层（NiFe-f-PTL），它将催化活性和多孔传输功能集成到一个具有界面相容性的单一结构中。通过简单的流延成型工艺制备，这种架构最大限度地降低了界面电阻并增强了质量传输，从而在稳态运行下，1.8 Vcell时实现了 6.73 A cm⁻² 的高电流密度。它还能稳定运行超过 2,142 小时，保持结构完整性和催化活性。这些结果凸显了膜电极组件（MEA）层面电极架构的重要性，并为开发可靠、高性能的阴离子交换膜水电解系统提供了一种可扩展的策略。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/c6F59CHfLFrQyMsRK2AQ3w
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