孫曉明團(tuán)隊(duì)針對(duì)海水制氫中氯離子腐蝕和間歇性電源引發(fā)的電極氧化兩大難題，尤其是電解陰極在停機(jī)時(shí)的“靜默腐蝕”，創(chuàng)新性地合成了基于金屬磷化物納米陣列并覆蓋氧化層的NiCoP-Cr2O3催化析氫電極。 NiCoP-Cr?O?催化劑通過(guò)以下三重創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)突破：
智能鈍化層： 停機(jī)時(shí)，磷酸鹽(PO?³?)與鉻氧化物形成致密保護(hù)層，隔絕氯離子與氧氣;重啟時(shí)鈍化層可逆還原，暴露高活性鎳鈷磷核心，TOF-SIMS證實(shí)其動(dòng)態(tài)自修復(fù)特性。
靜電排斥護(hù)盾： 磷酸鹽層表面帶負(fù)電，與Cl?同性相斥，理論計(jì)算顯示Cl?在鈍化層的吸附能達(dá)+1.2 eV(未保護(hù)鎳表面為-0.8 eV)，物理阻斷腐蝕通道。
元素協(xié)同犧牲： 球差電鏡顯示，停機(jī)時(shí)鈷(Co)優(yōu)先氧化為CoO，保護(hù)鎳(Ni)維持零價(jià)態(tài)活性，類(lèi)似“鋅犧牲陽(yáng)極”但效率更高。
該催化劑在模擬風(fēng)光電波動(dòng)的嚴(yán)苛測(cè)試中，展現(xiàn)出顛覆性性能：
萬(wàn)小時(shí)級(jí)穩(wěn)定性： 0.5 A/cm²電流密度下連續(xù)運(yùn)行14個(gè)月，電壓衰減率僅0.5%/千小時(shí)，遠(yuǎn)超IEA商用電解槽8萬(wàn)小時(shí)壽命標(biāo)準(zhǔn)。
極端工況驗(yàn)證： 每10分鐘啟停一次的“魔鬼測(cè)試”中，4500次循環(huán)后性能零衰減，較傳統(tǒng)NiCo-LDH催化劑壽命延長(zhǎng)超5倍。
工業(yè)級(jí)電流突破： 在含20% NaOH的海水電解液中實(shí)現(xiàn)10 A/cm²超強(qiáng)電流，700小時(shí)運(yùn)行后催化劑結(jié)構(gòu)完整，為千兆瓦級(jí)制氫工廠奠定基礎(chǔ)。
