近日，我校材料科學與工程學院清潔能源材料與器件團隊在質子交換膜電解水制氫領域取得重要進展，相關成果以“Enriched Oxygen Coverage Localized within IrAtomic Grids for Enhanced Oxygen Evolution Electrocatalysis”為題，在線發表在國際權威期刊Advanced Materials上。

發展氫能是優化能源結構、推動能源轉型、保障能源安全的戰略選擇，對于“雙碳”目標實現具有重大意義。可再生能源驅動的電解水技術被認為是最清潔、最有前景的大規模制氫技術之一，其中質子交換膜電解水（PEMWE）因其制氫速率快（1-4 A cm-2），制氫純度高（>99.99%），制氫輸入功率范圍寬（5%-150%）等優勢，適用于負荷波動頻繁的可再生能源轉換與存儲。長期以來，商業化PEMWE電解槽陽極材料嚴重依賴貴金屬銥基催化劑，但其本征催化活性有限、全球儲量低、價格昂貴，嚴重制約PEMWE的規模化部署。因此，減少貴金屬的載量、最大化催化劑的原子利用率至關重要。

針對上述問題，我校研究團隊創新性地開發了一種具有新型Ir原子網格結構的陽極析氧催化劑（Ir-Mn-Ov），通過活性MnO2-x載體擔載高密度Ir位點（≈10個Ir原子/nm2），可以誘導氧覆蓋度效應進而實現金屬-載體位點O-O直接耦合的協同催化過程，顯著提高了材料的本征活性和催化劑位點的原子利用率。在三電極測試體系中，這種Ir-Mn-Ov催化劑在10 mA cm-2和500 mA cm-2電流密度下分別僅需166 mV和283 mV的超低過電位，質量活性相比商用IrO2提高了380倍。這種氧覆蓋度效應可以很好適配陽極側富氧環境，在PEMWE器件測試體系中，與商用Ir黑催化劑相比，使用Ir-Mn-Ov催化劑時不僅Ir載量降低了95%，反應活性也得到了大幅提升，只需要1.58 V電解電壓即可達到1 A cm-2電流密度。

該研究工作以華東理工大學為唯一通訊單位。我校材料科學與工程學院博士生林昊陽和碩士生楊茜茜為論文第一作者，我校劉鵬飛副教授、戴升教授、楊化桂教授為通訊作者，研究工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金重點項目、上海市基礎研究特區等項目的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202408045