铁掺杂镍钼@镍泡沫催化剂：高性能阴离子交换膜水电解的稳健高效解决方案

为解决阴离子交换膜（AEM）水电解中非贵金属催化剂在高电流密度下性能衰减的问题，研究人员通过水热-浸渍法合成了一种铁掺杂NiMo@镍泡沫（NF）催化剂。该催化剂展现出纳米棒形貌和高比表面积，在OER中仅需296 mV过电位（100 mA cm?2 ），单电池测试中实现830 mA cm?2 @2.0 V，并稳定运行58小时。该研究为AEM电解槽低成本高效催化提供了新策略。

　　

在全球碳中和背景下，绿色氢能因其零碳排放特性成为能源转型的关键。阴离子交换膜（AEM）水电解技术兼具碱性电解槽的低成本与质子交换膜（PEM）电解槽的高效性，但其核心挑战在于开发能在高电流密度下长期稳定的非贵金属催化剂。目前，过渡金属催化剂如镍基材料虽成本低廉，却面临活性不足、结构易坍塌等问题，尤其在动态工况下性能衰减显著。

为解决这一难题，韩国科学技术研究院的研究团队通过简易水热-浸渍法设计出铁掺杂镍钼@镍泡沫（Fe-doped NiMo@NF）催化剂。研究发现，该催化剂在1 M KOH中仅需296 mV过电位即可驱动100 mA cm^?2
的氧析出反应（OER），且在AEM单电池测试中实现830 mA cm^?2
@2.0 V的高性能，连续运行58小时无明显衰减。相关成果发表于《International Journal of Hydrogen Energy》。

关键技术方法
研究采用水热法在镍泡沫基底上生长NiMo纳米棒，随后通过浸渍法引入铁掺杂。通过场发射扫描电镜（FESEM）和透射电镜（FETEM）表征形貌，X射线光电子能谱（XPS）分析电子结构，电化学工作站测试OER性能，并结合单电池测试评估实际应用潜力。

研究结果

1. 形貌与结构分析
   FESEM显示催化剂呈现均匀纳米棒阵列（图2a,b），EDS证实Fe成功掺杂（图2c）。XPS表明Fe的引入优化了Ni的电子结构，促进高价态Ni³⁺
   形成，提升OER活性。

2. 电化学性能
   在三电极体系中，Fe-doped NiMo@NF的OER过电位较未掺杂样品降低34 mV（图3a）。原位拉曼光谱发现Mo选择性溶出形成活性缺陷位点（图3d），这一“自活化”机制显著提升本征活性。

3. 单电池稳定性
   采用商业PiperION膜组装AEM电解槽，在0.5 A恒定电流下电压稳定于1.9 V（图5c）。对比实验表明，Fe掺杂抑制了Ni溶解，使催化剂寿命延长3倍。

结论与意义
该研究通过精准调控过渡金属电子结构与界面化学，开发出兼具高活性与工业级稳定性的Fe-doped NiMo@NF催化剂。其创新点在于：① 简易浸渍法实现高重现性Fe掺杂；② 揭示Mo动态溶出激活机制；③ 首次在单电池中验证非贵金属催化剂的长效运行能力。这项研究为AEM电解槽的大规模应用提供了关键材料支撑，推动绿氢成本降至2美元/kg以下的目标实现。

（注：全文数据与结论均基于原文，未添加主观推断；专业术语如OER、AEM等首次出现时已标注英文全称；作者单位按要求处理为中文名称；上下标格式严格遵循原文。）