通过水电解生产氢气，需要高效的析氧反应(OER)电极，可以在低过电位下提供大电流密度(超过500 mA cm⁻²)。

有鉴于此，新加坡国立大学丁军教授、闫文韬研究员和西北工业大学 Xiaolei Huang等人，通过将纳米晶Ni₃Nb金属间化合物嵌入非晶态NiFe-OOH基质中，开发了一种高活性、高导电的壳基蜂窝状（Shellular）电极。

本文要点

1）在SLM过程中，采用原位激光重熔工艺来控制晶粒结构，使细小的耐腐蚀Ni₃Nb纳米颗粒大量分散析出。在自行开发的生长模式控制电解质中进行原位电化学活化后，在印刷的 Inconel 718 上形成非晶 NiFe-OOH 纳米片和纳米晶 Ni₃Nb。

2）导电原子力显微镜 (C-AFM) 研究和密度泛函理论 (DFT) 计算阐明纳米晶 Ni₃Nb 可以同时提高催化剂膜的导电性和活性。此外，设计了一种受自然启发的壳状结构，有趣的是，它的比表面积随着孔隙率的增加而保持不变。这种设计可以产生大的表面积和高孔隙率，但材料成本较低。

3）这种开发的策略可以同时调节电子结构并增加电导率以及活性位点的数量。使用这种电化学活化的壳层电极进行 OER，在 261 mV 的创纪录低过电位下实现了 1500 mA cm^-2 的高电流密度，并具有良好的耐久性。

参考文献：

Shuai Chang et al. Conductivity Modulation of 3D-Printed Shellular Electrodes through Embedding Nanocrystalline Intermetallics into Amorphous Matrix for Ultrahigh-Current Oxygen Evolution. Advanced Energy Materials, 2021.

DOI: 10.1002/aenm.202100968

https://doi.org/10.1002/aenm.202100968