近日，合肥综合性国家科学中心能源研究院氢氨中心“中碳创新平台”范壮军团队在工业级碱性电解水析氢催化剂研究中取得新进展。相关成果以研究院为第一单位发表在 Advanced Functional Materials（一区TOP，IF:19.0），题为“Stabilizing Trace Pt^δ-Sites in NiFe Alloy-Hydroxide Heterostructure for Industrial-Scale Alkaline Hydrogen Evolution”。

针对阴离子交换膜水电解（AEMWE）兼具高电流密度、低贵金属依赖及成本优势的特点，目前其碱性析氢反应动力学较酸性环境仍显缓慢，且析氢催化剂通常依赖高含量的贵金属Pt，尤其在工业电流密度下，催化剂的活性和稳定性仍面临严峻挑战。针对上述难题，研究团队通过将超低负载量（0.223 mg cm^-2）的Pt精准嵌入NiFe合金晶格，构筑了PtNiFe/NiFe(OH)_X合金/氢氧化物异质结构，从而实现了对Pt团聚与流失的有效抑制，并利用NiFe合金向Pt的电子转移形成了稳定的电子富集Pt^δ-位点，最终优化了水解离与氢吸附过程。

该催化剂展现出优异的工业应用潜力：在100 mA cm^-2电流密度下仅需48 mV过电位，质量活性达到商业Pt/C的5.89倍；在1 A cm^-2工业级电流密度下可稳定运行超过1600小时。该工作通过合金调控和异质结构建工程实现了Pt的高效利用与长期稳定性的协同优化，为低成本、高性能电解水制氢催化剂的设计提供了新思路。

图1 PtNiFe-NiFe LDH@NF催化剂合成路径及微观结构演变

图2 PtNiFe-NiFe LDH@NF催化剂电化学性能