随着全球能源转型步伐加快，氢能作为一种清洁、多功能的能源载体，正成为助力高排放行业和交通运输部门脱碳的关键力量。其中，可再生电力驱动的水分解为绿色氢气生产提供了可持续的路径，但受限于析氧反应(OER)动力学缓慢且缺乏高效、可扩展且耐用的电极，其大规模应用面临阻碍。
近日，中国科学院国家纳米科学中心赵申龙教授领导的研究团队取得重要突破，开发出用于碱性水电解的可扩展金属有机骨架(MOF)电极。该电极具有合成简便、效率高、工业适用等特点，为绿色氢能生产带来了新希望。
研究团队利用超声波技术制备了公斤级的MOF粉末，并通过室温电沉积技术制备了大面积电极。这些电极集成到碱性电解系统后，能耗低至4.11 kWh Nm ?3 H 2，且可稳定运行超过5000小时。
MOF电极的优异性能得益于铈(Ce)掺杂，它能调节钴(Co)活性位点的电子结构，显著提升OER动力学。同时，双金属CoCe-MOF的晶格畸变和高表面积增强了物质传输(水/气体扩散)和电解质可及性，提高了实际器件中的催化效率。
凭借独特结构，这些电极高效制氢成本仅为每公斤2.71美元，降低了成本，在可持续大规模应用方面展现出巨大潜力。相关研究成果已发表在《自然化学工程》杂志上。
该研究为基于MOF的电解技术重塑能源格局提供了商业可行的途径。未来，研究团队将进一步优化合成工艺，确保大规模生产过程中的性能一致性，并扩展与不同工业电解系统的兼容性。
