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”范壮军团队在高效电解水制氢关键催化材料研究中取得重要突破。相关成果以研究院为第一完成单位在能源领域顶级期刊Energy & Environmental Science（影响因子31.0）发表题为Activating the oxide pathway mechanism via selective intralayer Cl coordination with Ni/Fe sites of hydroxides for robust water oxidation的研究论文。

阴离子交换膜水电解（AEMWE）作为新一代绿色制氢技术，兼具碱性体系低成本与质子交换膜体系高效率的优势，然而该体系阳极析氧反应（OER）涉及复杂的四电子转移过程，在工业电流密度（≥1 A cmˉ²）下动力学迟缓、稳定性不足，严重制约了系统效率与寿命。针对上述难题，研究团队首次实现Cl阴离子在晶格内对Ni位点的选择性配位，优化了Ni–Fe活性位点间的空间构型，从而有效激活氧化物路径机制（OPM），实现氧物种直接O-O偶联，突破了传统吸附物演化机理（AEM）所带来的动力学限制。

在性能方面，该催化剂展现出领先的综合性能指标：在100 mA cmˉ²电流密度下仅需217 mV过电位，在工业级1 A cmˉ²电流密度下实现长达3000小时的稳定运行，表现出优异的电化学活性和结构稳定性。所组装的NiFe(OH)xCly||Pt/C电解槽仅需1.69 V即可达到1 A cmˉ²的高电流密度，同时在长期循环中展现出优异的稳定性（电压衰减仅40 μV hˉ¹），性能显著优于传统催化体系。

该成果贯通了从材料结构设计、机理调控到器件验证的完整研究链条，为电解水制氢电解槽提供了新型催化剂体系，对推动阴离子交换膜电解水制氢技术的发展具有重要意义。

图1. NiFe(OH)xCly催化剂的结构特征

图2. （a, b）NiFe(OH)xCly催化剂及其（c, d）AEMWE器件的性能图