中科院突破MOFs电极制氢技术，实现电解水规模化应用
8月31日，中国科学院发布消息称，国家纳米科学中心赵慎龙研究员团队在金属有机框架（MOFs）电极的规模化制备与电解水应用方面实现重要突破。据了解，该项研究成果已于8月19日发表于国际知名期刊《自然−化学工程》。
氢气因其能量密度高、零碳排放、转化效率突出等特点，被公认为最具潜力的清洁能源之一。电解水制氢作为实现“绿氢”经济、推动能源结构转型的核心手段，其发展关键在于研制出高效、稳定且适合规模化生产的高性能催化剂，从而有效降低制氢能耗与成本。
研究团队采用室温电沉积工艺，成功实现了分钟级别快速合成400cm²大尺寸MOFs电极，并将其应用于碱性电解水系统。该电极表现卓越，电解能耗低至4.11kWh/Nm³氢气，并实现了连续5000小时以上的稳定运行。
实验进一步揭示，该MOFs电极的优异性能源于铈（Ce）掺杂所形成的双金属结构。Ce的引入通过3d-2p-4f轨道间的电子相互作用，有效调节钴（Co）的电子结构，增强对关键含氧中间体的吸附能力，从而大幅提升阳极氧析出反应速率。
与传统的无机催化剂在高活性和规模化制备之间难以兼顾的局限相比，CoCe-MOFs电极借助电子结构调控与快速制备工艺，成功实现了催化效率、运行稳定性与制造成本三方面的协同优化。
研究还结合多尺度表征与理论计算，从分子层面阐释了金属掺杂对电子结构、反应路径及催化性能的调控机制，为MOFs类电催化剂的实际应用奠定了坚实的理论基础。
接下来，团队将致力于推进该催化剂的工程化放大研究，不断优化制备工艺与系统集成方案，加速其在大规模绿色制氢领域的实际应用。
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