低温水电解生产绿色氢被认为是一种有前途的大规模产氢技术，可用于间歇性可再生风能和太阳能的存储和移动。氢氧化物交换膜电解槽(HEMELs)提供了一种替代解决方案，使用改进的质子交换膜电解槽(PEMELs)设计，受益于固体电解质膜和零间隙配置，以降低内部内阻。过渡金属氢氧化物（MOOH，其中M = Fe，Co和Ni）被认为是碱性电解质中不含PGM的催化剂中最有希望的OER催化剂之一。然而，由于动力学和电子导电性较差，仍然需要较大的过电位(>400 mV)来满足工业应用水平(>500 mA cm^-2)。

有鉴于此，美国特拉华大学严玉山教授等人，开发了一种溶解氧和电腐蚀方法，在压缩镍泡沫上合成垂直排列的含氟镍-铁氧氢氧化物纳米片阵列，作为一种高效的自支撑析氧电极。

本文要点

1）提出了一种水馈HEMEL与一种新型的自支撑含氟镍-铁氧氢氧化物 (FexNiyOOH-nF)，其中n表示反应物中的F -浓度)析氧电极。

2）它与聚（芳基哌啶鎓）氢氧化物交换膜和具有高离子交换能力的离聚物集成到装有纯水的氢氧化物交换膜电解槽中，在1.8 V和90°C条件下，其电流密度为1020 mA cm^-2，并能在200 mA cm^-2条件下连续运行160 h以上，且催化剂没有清洗。

3）除了在碱性电解液中表现出非凡的催化活性，通过溶解氧和电腐蚀机制在压缩镍泡沫上生长的析氧电极，与其他使用催化剂包覆基底(CCS)配置的电极相比，还具有以下几个优点:(i)自支撑电极作为催化剂载体和气体扩散层(GDL)，以取代PEMELs中昂贵的钛多孔传输层(PTL);(ii)这些催化活性组分存在于泡沫镍的孔隙中，而不是仅仅存在于表面，从而增加了催化剂的利用率;(iii) 独特的电化学和溶解氧腐蚀机制促进了催化剂与PTL之间的稳定接触，减少了高电流密度和长期运行时的催化剂损失，并首次证明了使用高IEC HEI的160小时的稳定性。

总之，该工作提供了使用间歇性可再生能源大规模生产低成本氢气的潜在途径。

参考文献：

Junwu Xiao et al. Water-Fed Hydroxide Exchange Membrane Electrolyzer Enabled by a Fluoride-Incorporated Nickel–Iron Oxyhydroxide Oxygen Evolution Electrode. ACS Catal., 2020.

DOI: 10.1021/acscatal.0c04200

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c04200