综述：电力系统中的动态热定级：技术、实施与可靠性的全面评述

《RENEWABLE & SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS》：Dynamic thermal rating in power systems: A comprehensive review of techniques, implementation and reliability

本综述系统分析MXenes（二维过渡金属碳/氮化物）在可持续氢能生产中的前沿应用。文章详细阐述了MXenes通过增强电荷分离、降低反应过电位显著提升光电解水（PEC）制氢和光催化析氢效率的机制，重点探讨了其高导电性、可调表面化学特性对氢析出反应（HER）的促进作用，为开发高效低成本的绿色制氢技术提供了创新视角。

　　

引言

全球能源转型亟需可持续的氢能生产技术。光电化学（PEC）水分解技术因其环境友好特性备受关注。MXenes作为新型二维过渡金属碳/氮化物，凭借超高电导率、可调表面化学和丰富活性位点，成为优化氢析出反应（HER）过程的关键材料。相较于铂（Pt）、钯（Pd）等传统催化剂，MXenes在成本效益和催化稳定性方面展现显著优势。

MXenes的合成技术

通过氢氟酸（HF）蚀刻、熔盐蚀刻或电化学蚀刻从MAX相前驱体选择性去除铝（Al）等A元素，可制备具有–O、–OH、–F等表面终止基团的M_n+1X_nT_x结构。该二维拓扑结构为电荷传输提供了理想平台。

剥离工艺的优化

采用二甲基亚砜、四丁基氢氧化铵等插层剂进行剥离，可增加MXenes的比表面积和活性位点暴露度。锂离子（Li⁺）辅助的LiF/HCl蚀刻法能同步实现蚀刻与剥离，提升催化效率。

制氢应用机制

在电解水制氢中，MXenes通过优化氢吸附自由能（ΔG_H*）降低反应过电位。例如钌（Ru）修饰的Ti₃C₂T_x可将HER起始电位降低至接近铂基催化剂水平。其独特的质子传导能力进一步加速反应动力学。

光催化析氢创新

作为助催化剂，MXenes能有效抑制电子-空穴对复合。MoS₂/Ti₃C₂T_x异质结体系在可见光下产氢速率提升约5倍，归因于MXene促进的光生电子定向迁移。

挑战与展望

当前面临氧化敏感性（尤其在阳极侧）、大规模合成精度控制等挑战。未来应聚焦表面终止基团工程（如–O终止基调控能带结构）、与过渡金属硫族化合物（TMDs）构建异质结等策略，推动其在实际能源系统中的产业化应用。

结论

MXenes通过精准调控电子结构与表面化学，为绿色制氢技术提供了革命性材料平台。持续优化其稳定性与规模化制备工艺，将加速氢能经济的实现。