近日，哈尔滨工程大学物理与光电工程学院陈玉金教授团队研发的新型制氢器件，为绿色制造氢燃料和高附加值化学品提供了更高效的方法。该研究成果发表于国际学术期刊《美国科学院院报》。文章阐述了催化剂电极的反应路径与催化机制，为甘油电化学氧化耦合制氢双功能催化剂的深入研发提供了理论基础。
电解水制氢（阴极产氢气，阳极产氧气）属于绿色制氢技术。但传统技术阳极氧气析出反应效率缓慢，阻碍了该技术的工业化应用。团队发现，以甘油电化学氧化代替氧气析出反应制氢，不仅可以突破氧气析出反应缓慢的限制，而且可以生产高附加值产品。因此，开发一种性能优异的甘油电化学氧化和氢析出反应双功能催化剂，是实现高效电解制氢的关键。
在制备催化剂的过程中，陈玉金教授团队逐一攻克了催化剂材料的活性易受多种因素影响、结构稳定性较差，造成的催化剂电导率不高和活性不足等难题。团队从材料结构设计入手，制备了含有原子级分散的金属掺杂纳米阵列催化剂，使不同组分间的电子相互作用增强，显著提高了催化剂的甘油电化学氧化和氢析出反应活性。
经过反复实验，团队成功制备出具有优异电化学性能的催化剂。该成果中催化剂的制备方法具有通用性，多种金属采用该方法均可适用于甘油电氧化辅助制氢。该技术可以有效降低电能消耗，提升整体反应速率，且可得到高附加值产品，为我国绿色氢能源的高效开发提供了一种崭新的策略，为构建清洁低碳安全高效的能源体系，助力实现“碳达峰、碳中和”的战略目标提供了技术支撑。
（受访单位供图）
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