近日，华能清能院氢能研究团队在《国际氢能期刊》 (International Journal of Hydrogen Energy)上发表了“工业级碱性电解水制氢用超亲水镍铁析氧电极”相关研究成果。提升电解水制氢电极催化剂活性，降低制氢电耗和成本，是大规模推广可再生能源制备绿氢的关键。NiFe基材料由于具有较高电解水析氧（OER）本征活性并且成本较低，广受学术界和产业界的关注，但受限于材料稳定性差、微观形貌控制难度高、制备工艺复杂难于量产等难题，高性能NiFe基电极尚未实现工业级应用。且以往研究多停留在实验室常温常压环境下的静态测试，与工业电解槽苛刻的运行环境（高温、高压、大电流、浓碱液循环等）存在巨大差距，难以全面评估电极性能和应用潜力。

在华能集团重点科技项目及清能院青年发展基金的支持下，清能院研发团队研发了一种具有超亲水特征的NiFe合金纳米锥阵列(NA)电极，利用低成本的原料和简便的制备工艺，可实现大尺寸工业级电极的制备。NiFe NA电极显示出优异催化活性，其析氧过电势较纯镍电极低400 mV，且在高浓度KOH溶液中大电流密度下呈现出优异稳定性。采用NiFe NA作为阳极与自研的阴极装配成电解池，在工业工况下，制氢直流电耗仅为4.0 kWh·Nm-3·H2，且能在5000 A·m-2高电流密度下实现稳定运行，达到行业领先水平。

华能清能院下一步将重点布局高活性、低成本、高稳定性碱性电解水电极的研发，并在1000Nm3/h以上电解槽的大尺寸电极制备中转化应用，持续推进科技创新引领新兴产业技术降本增效的进程。

图 (a)电极制备与电解池装配（内嵌图片为NiFe合金纳米锥阵列微观形貌），(b)碱性电解水制氢试验系统，（c）NiFe NA电极与泡沫镍负载IrO2电极、泡沫镍电极析氧极化曲线，电解池在工业工况下的 (d)极化曲线（无iR）和(e)计时电位曲线(500 mA·cm-2，无iR)。

论文第一作者：新能源材料技术部刘鹏博士

通讯作者：氢能技术部任志博博士、新能源材料技术部刘鹏博士

文献信息：

Peng Liu*, Jinyi Wang, Xiaolong Wang, Liping Liu, Xupeng Yan, Huanjun Wang, Qichen Lu, Fan Wang, Zhibo Ren*, A superhydrophilic NiFe electrode for industrial alkaline water electrolysis, International Journal of Hydrogen Energy, 2023.