on style="white-space: normal; margin-bottom: 20px; line-height: 1.75em; margin-left: 8px; margin-right: 8px;">堿性電解質中的析氫反應(HER)對工業規模的氫氣生產具有很大的前景，但其發展由于缺乏能夠在低過電位下以安培級電流密度可靠運行的HER電催化劑而受到嚴重阻礙。因此，開發耐高電流密度的HER電催化劑是工業規模的堿電解制氫“必須完成”的任務。基于此，格里菲斯大學趙惠軍和華東理工大學王海豐、楊化桂等開發了一種可擴展的電沉積-硫化合成方法，以將協同雜化的Ni3S2/Cr2S3納米顆粒直接生長在泡沫鎳上(Ni3S2/Cr2S3@NF)。Ni3S2/Cr2S3位點上發生的氫溢出橋接水離解/氫形成過程使高電流密度誘導的高氫覆蓋在水解離位點的抑制作用失效，同時促進Volmer/Tafel過程。實驗和理論研究闡述了對實現安培級電流密度操作至關重要的機制見解: 在Cr2S3的Cr5c位點處強烈的H2O吸附提高了Volmer過程，通過Cr2S3中的Cr5c/S3c位點上的異裂過程(Cr5c-H2O*+S3c(#)→Cr5c-OH*+S3c-H#)加速了H2O*解吸，以及通過新的水輔助解吸機制(Cr5c-OH*+ H2O(aq)→Cr5c-H2O*+OH-(aq))促進Cr2S3上的Cr5c位點的OH*解吸；而高效的Tafel過程是通過氫溢出來快速將H#從協同定位的富H位點(Cr2S3)轉移到具有優異的氫生成活性的H -缺乏位點(Ni3S2)來實現的。因此，雜化的Ni3S2/Cr2S3@NF電催化劑在1.0 M KOH溶液中在251±3 mV的過電位下可以輕松實現3.5 A cm-2的電流密度。在20 mA cm-2的電流密度下連續運行135小時，電位下降可忽略不計；其在1 A cm-2的高電流密度下連續運行25小時，僅觀察到16±1%的電位衰減，證實了Ni3S2/Cr2S3@NF在高電流密度下的高恒電流穩定性。這項工作為解決安培級電流密度耐受的析氫反應(HER)電催化劑的不足提供了一種有效的方法。Hydrogen Spillover-Bridged Volmer/Tafel Processes Enabling Ampere-Level Current Density Alkaline Hydrogen Evolution Reaction under Low Overpotential. Journal of the American Chemical Society, 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c01094
