面向低成本纯水电解制氢技术的单原子化金属复合物析氢催化剂研究进展

摘要

纯水电解制氢技术是合理利用可再生能源实现电能-氢能相互转化的一个有效途径,对于实现中国的能源结构转型和“双碳”战略有着重要作用。纯水电解制氢的主要实施方式是采用酸性质子交换膜的电解槽,但是其催化剂中所需的大量贵金属组分导致了高昂的制造成本,严重限制了其未来的发展。单原子化金属复合物催化剂的研发与应用是有效降低催化剂中贵金属用量的一个重要策略,开发适应酸性环境、高反应活性、稳定可靠的贵金属甚至非贵金属体系单原子催化剂(SACs)成为研究和产业化的共同热点。本文在介绍单原子催化体系的研发历程和在酸性析氢反应(HER)过程中应用现状的基础上,分为贵金属体系和非贵金属体系两大类分别进行综述,具体阐述了单原子复合催化剂的制备方法、组分结构、电化学性能以及构效关系,最后对面向更低成本的单原子化析氢催化剂的发展前景和应用推广趋势进行了总结和展望。