宜兴籍科学家黄富强带领团队再获突破性成果

　　4月25日，国际顶尖学术期刊《科学》在线刊发可再生能源存储与转化领域又一突破性成果。上海交通大学材料科学与工程学院讲席教授、未来材料创制中心主任、宜兴籍科学家黄富强团队及中国科学院上海硅酸盐研究所等合作者研发出一种电解水稳定制氢“金属有机框架—多酸”嫁接型自组装超结构催化剂，在国际上首次实现催化剂活性位点动态稳定，攻克了绿氢制备核心材料“活性”与“稳定性”难以兼具的瓶颈，为推动大规模碱性电解水制氢产业化提供了高效、耐用、经济的“中国材料方案”。

　　据了解，电解水制氢是绿氢规模制备关键技术，其核心挑战在于开发高效、稳定且低成本的催化剂。常用过渡金属基氧化物催化剂虽成本较低，但高电流密度下普遍存在稳定性欠佳的问题，金属活性位点易溶解、电极结构易发生不可逆崩塌，严重制约电解设备的性能及使用寿命。因此，突破催化剂“活性—稳定性”的“强制约”，开发更高效耐用的催化剂，对于推动碱性电解水制氢技术规模应用至关重要。“团队共同构建出的‘金属有机框架—多酸’嫁接型自组装超结构催化剂，在碱性水氧化中，实现178mV低过电位和室温2A/cm2高电流密度5140小时稳定运行，超出了我们的预期！”论文第一作者、中国科学院上海硅酸盐研究所博士生岳楷航介绍，传统催化剂合成大多依赖单一材料改性，黄富强团队提出“超结构锚定”双模板组装策略，创新性采用镍氧桥键“嫁接”技术，首次实现二维钴铁金属有机骨架与多金属氧酸盐分子级自组装，构建出具有“框架—多酸”独特超结构的新型催化剂，实现了两种材料纳米尺度定向嫁接。

　　这一突破性成果获得《科学》期刊审稿专家的高度认可，认为该“金属有机框架—多酸”超结构设计与跨尺度表征揭示了非贵金属催化剂在分子尺度的稳定机制，为新一代催化剂设计树立了标杆，提供了一种碱性电解水制氢技术普适性框架。若将此类催化剂与新型膜电极结合，有望使电解槽寿命延长至10年以上，大幅推动绿氢降本增效。目前，黄富强研究团队在5×5cm2的实验室级电解槽已实现70A电流输出，验证了规模化潜力，适配风电/光伏制氢、工业副产氢纯化、氨合成等领域，特别适用于与风电、光伏等波动性可再生能源耦合，提升能源转换效率，推动“绿电—绿氢”一体化应用。